我国钻冶炼行业概况研究
（一）行业特点
1、钻的性质
钻是一种银白色金属，熔点1,495C,沸点2,870C,化学元素符号为
Co。钻具有延
展性和铁磁性。钻在常温的空气中比较稳定，高于
300C时在空气中开始氧化。
钻是一种非常稀缺的小金属资源，素有“工业味精”和“工业牙齿”之称，是重要的战略资源之一，因其具有很好的耐高温、耐腐蚀、磁性性能而被广泛用于航空航天、机械
制造、电气电子、化学、陶瓷等工业领域，是制造高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化
剂、电池的重要原料之一。
2、钻的分类及用途
金属钻的产品形态主要包括钻粉、钻氧化物及钻盐。
产品腿态
内容
用雄
广泛用于駅空、航天、电舞.机械制适.化学和陶瓷工业1祐作为粉未冶金屮的粘
3、钻行业产业链结构
钻产业链主要由上游钻矿石的开采、选矿，中游冶炼加工以及下游终端产品生产消费
组成。由于全球钻资源分布极度不均及下游钻金属的终端消费、尤其是三元锂电池在中国
的快速崛起及发展，使得行业内的企业开始通过在海外钻矿原产地布局，控制钻金属的原
材料端，并逐步向全产业链企业发展。
在国内，不断有大型钻金属生产企业在刚果（金）等钻金属矿产资源丰富的国家开矿
建厂，由钻矿石的初步冶炼加工到最终应用于电池、硬质合金等终端领域，不断延伸产业
链并实现利润最大化，这也成为未来该行业的发展趋势。
公司主营业务为钻化合物的研发、生产和销售，处于整个钻金属产业链的中游。因此,公司所处行业的发展前景不仅与下游终端应用行业发展相关，不可分
也与上游钻矿采选开发的密
燥加
电池
禺温合金
+冋牧珂馬I—
磴就台金
硬质材料等
（1）上游采选一金属钻储量分布不均
1）全球整体发展情况
世界钻资源的储量分布很不平衡。据美国地质调查局2018年的最新统计，全球已探
明钻资源储量710万吨金属量，高度集中在刚果（金）、澳大利亚和古巴，三国储量之和
超过了全球总储量的70%
2017年度世界钻宦源主要分布情况
序号
分布国家
刚果（金）
澳大利亚
古巴
菲律宾
赞比亚
加拿丈
俄罗斯
马达加斯加
巴布亚新几内亚
储量
金属量（万吨）
占比
350.0120.050.028.027.025.025.015.05.149.55%
1699%
7.08%
3.96%
3.82%
3.54%
3.54%
242%
0.72%
gn
安泰科数据显示，2016年全球钻原料产量约在10.7万金属吨，预计这一数字在2017年将突破12万金属吨，增幅超过10%。
盛屯矿业抓住钻行业飞速发展的机遇，践行“走出去”的发展战略，布局海外市场，勘察开发类似钻金属这种国内需求量巨大但储量严重不足的矿产资源，2017年在刚果（金）
开工建设年产1万吨电铜、3,500吨粗制氢氧化钻（金属量）湿法生产线项目，并有望于
2018年7月正式投产。2）我国钻矿资源分布情况
根据国土资源部2017年公布的《中
国矿产资源报告2017》显示，截至2016年，中国钻矿资源量仅有
67.25万吨；根据安泰
科《2016年有色金属市场发展报告》，我国具有开采意义的钻储量不足
4万吨，钻资源十
分短缺，进口依赖度在
90%以上。
（2）中游冶炼一精炼钻继续向中国转移和集中
钻矿石经过矿石研磨、浸出和萃取等一系列工序加工，产成精炼钻（包括钻盐、钻氧
化物及钻粉等）。
在过去的20多年里，世界精炼钻的主要产地由非洲转向欧洲，又转向了中国。
199年，全球精炼钻产量2.7万吨，其中刚果（金）9,950吨，前苏联6,300吨，赞比亚4,670吨，三个国家精炼钻产量之和占全球比例达
77%；
1997年开始，芬兰成为全球最大的精
炼钻生产国，但仅占全球总产量的18.5%，其次为赞比亚（16%）和俄罗斯（15%）；近年
来中国精炼钻的产量迅速增加，已经成为
(3)下游消费一新能源环保产业及
3C产品消费助力钻行业快速发展
根据安泰科《2017年国内外钻市场回顾及展望》
显示，2017年全球钻消费约为11.50万吨，同比增长接近11%，其中电池行业占比59%，高温合金约15%，硬质合金和金刚
石工具合计7%。
全球精炼钻消费情况
硬质合金陶瓷
谨面材料
3%胎/催干剂/其他
3%2%
磁性材料
3%
在2016年国际化工分销协会（CDI）首尔年会上，CRU预计2016-2025年，全球精
炼钻的消费增速为
5.3%，期间钻消费量将会增长
68%，其中超级合金中钻消费量将会增
长50%，新能源汽车钻消费量增长将会超过
250%，锂离子电池等其他产品的增长速度将
超过75%。锂电池的消费在未来十年里将是钻消费领域增长的主要驱动力，钻金属的消费
也将会保持高速增长。
行业数据显示，预计2017年中国钻市场消费总量接近
6万金属吨，同比增幅高达26%，增长主要来自于锂电池、硬质合金、高温合金等领域。
steel
■战畢阻总
Ceramics■關性材料
Magnet
■僵化刑
Catalyst■两温合金
Superalloy■硯质含金
Cementedcarbide■Battery1）电池领域
没有金属锂存在，只有锂离子，这就是现在通常意义上的“锂离子电池”1980年，JohnB.Goodenough
日本索尼公司发明了以炭材料为负极,发现钻酸锂可以作为锂离子电池正极材料;1992年,以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中,
中商产业研究院的数据显示，2018年全球锂电池的市场规模从
2013年的不到1,000亿元的规模迅速增长至超过
2,300亿元，年平均增长率15.40%;同时，韩国电池协会预计
至2020年全球锂电池市场规模将达到
440亿美元。
2013-2018年全球锂电池市场规模及预测
（亿元）
2,500^-----------------------------------------------------------------------------------------------------------1------------1—
30.00**
锂电池按照应用领域主要分为消费型锂离子电池、动力型锂离子电池和储能型锂离子
电池；其中以钻酸锂作为正极材料的消费型锂离子电池，以其特有的性能优势已在便携式
电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用；开发的大容量动力型锂离子电池已
在电动汽车中开始使用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一。
储能型锂电池
则广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统。
据安泰科预计，2017年中国电池领域用钻量约为
4.85万金属吨，主要应用于IT和新
能源汽车领域，目前IT领域用钻量在电池用钻中的比例仍最大，新能源汽车领域对钻的需
求增幅最大。预计到2020年，我国新能源汽车的产销量将在
200万辆左右（其中乘用车
180万辆，客车及专用车20万辆），届时全球的产销量有望达到约
380万辆，对动力电池
的需求量将超过200GWh
2014年-2020年全球锂离子电池消费领域分析
4543252152）硬质合金及高温合金
硬质合金是我国
从铜钴合金及含钴废料中提取钴的研究现状与展望
【我来说两句】
2010-12-410:20:48中国选矿技术网
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【摘要】：分析了钴资源与钴市场现状，提出了综合处理铜钴合金及含钴废料的必要性，介绍了从铜钴合金和含钴废料中浸出铜、钴及回收钴的方法，指出传统的火法工艺不能处理铜含量高的物料，而采用一般的酸法工艺，钴浸出率不高（只能达到95％左右）；利用液膜法和微生物浸出法，钴的浸出率最高只能达到96％，而如果采用氧化剂加低酸（酸浓度小于2mol／L）浸出，则可大大提高浸出速度和浸出率。
世界钴资源比较丰富，2005年世界钴储量为700万t，储量基础为1300万t。世界钴储量集中分布于刚果（金）、澳大利亚、古巴、赞比亚、新喀里多尼亚、俄罗斯和加拿大等，储量总和约占世界总储量的95％以上。我国钴资源贫乏，钴品位平均仅0.02％，个别高的为0.05％～0.而刚果（金）和赞比亚的铜钴矿，钴品位为0.1％～0.5％，高的达到2％～3％。由于钴矿品位偏低，矿石组成复杂，所以回收工艺比较复杂，生产成本高，钴回收率低口]。近年来，我国镍、铜、钴的消费大幅增长，但受矿产资源条件制约，我国铜、钴矿石的生产增长缓慢，铜、钴矿产品进口量逐步上升，供求矛盾日益突出。
铜钴合金是目前刚果（金）钴铜矿石深加工产品的主要形式之一，也是我国今后从非洲进口的主要钴原料之一，因此，研究从铜钴合金或含钴废料中回收钴、铜有着重要意义。
一、从含钴废料及铜钴合金中提取钴的方法
钴废料种类很多，主要有废高温合金、废硬质合金、废磁性合金、废可伐合金、废催化剂和废二次电池材料等。钴废料成分比较复杂，一般含有铜、锌、锰、镍、镉等有价金属。
铜钴合金有2种，一种是在铜冶炼过程中经转炉吹炼得到的转炉渣再经电炉还原熔炼水淬而得到的合金，其中含Cu、Co、Fe、Mn、Si等元（目前，作为钴原料的铜钴合金大量从刚果（金）、赞比亚、扎伊尔输入），另一种是熔炼氧化钴矿和8％，钴精矿的富铜产品。在电炉内，用焦炭还原氧化钴矿产出2种合金，密度较大的为红合金（铜质量分数约为89％，钴质量分数4％～15％），较轻的为铜钴合金（铜质量分数约15％，钴质量分数约42％，铁质量分数约34％）。2种铜钴合金中其他元素含量均较低。
（一）火法工艺
根据含钴原料中各元素与氧的亲和力的大小，可选用火法分离有关元素。有关元素对氧亲和力的大小顺序为Al＞Si＞V＞Mo＞Cr＞C＞P＞Fe＞Co＞Ni＞Cu，因此，将钴含量低的物料在电弧炉中高温熔化，再鼓风吹炼造渣，使与氧亲和力比Co大的杂质不同程度地氧化而进入炉渣，同时获得含Ni和Co的镍阳极。镍阳极经隔膜电解得电镍，钴进入阳极液。此方法适合于处理含镍、钴的合金废料。
彭忠东，等采用造渣熔炼－浸出工艺处理Cu－Co－Fe合金，在1300℃下添加l0％
CaCO3造渣焙烧，然后用硫酸溶液恒温90℃搅拌浸出5h，钴浸出率为95％；而减少CaCO3用量一半，时添加5％Na2SO3，在相同温度下造渣焙烧后，用浓硫酸浸出，钴浸出率可提高到97％。火法工艺比较繁琐。
（二）湿法工艺
1、浸出
对于富钴合金，可采用酸法浸出口、氯气氧化浸出、电化学溶解法和微生物浸出法浸
出。
（1）酸法浸出。用硫酸、硝酸、盐酸均可将钴合金中的金属转入溶液，化学反应为：
当有氧存在时，金属铜和其他活泼金属与酸反应生成金属离子，进入溶液：
当硫酸初始浓度为6mol／L，浸出温度为100℃，浸出时间为6h，液固体积质量比为5∶1时，钴、镍浸出率分别达到95.37％和96.73％。
（2）氯气氧化浸出。在用稀硫酸浸出时，往溶液中通入氯气可强化浸出过程。提高金属浸出率，但氯气容易溢出，造成环境污染，而且在各种物料氯化浸出液中都含有3～5g／L的钴需要回收。
（3）电化学溶解法。以硫酸介质作电解液，合金作阳极、铜板作阴极，当电流通过时，阳极中的金属和金属硫化物按下式反应，钴转入溶液：
（4）微生物浸出法。微生物浸出是利用某些微生物或其代谢产物对某些矿物进行氧化、还原、溶解、吸附等，使钴转入溶液。微生物浸出法适用于处理贫矿、尾矿、炉渣等，其投资少，金属提取率高，无污染。采用氧化亚铁硫杆菌浸出主要矿物为水钴锰矿（钴质量分数0.0054％）的矿石，在pH＝2.5、铁总质量浓度3g／L、m（Fe3）／m（Fe2）＝1∶1、液固体积质量比4∶1、温度26℃条件下，钴、锰浸出率分别是88.6％和67.2％。再针对菌浸出液含锰高的特点，用Na2CO3调pH至4左右沉淀铁，采用硫化钠沉淀钴即可较好地分离钴锰，最终得到硫酸钴溶液。
2、从含钴溶液中除铁（锰）
钴浸出液中含有铁、锰等金属离子，一般采用氧化中和法、黄钠铁矾法、针铁矿法等去除。
（1）氧化中和法。调整溶液pH并添加C12、NaClO3、HNO3等强氧化剂，将铁、锰等低价子氧化成高价态离子，使形成沉淀。化学反应为：
＋＋（2）黄钠铁矾法。黄钠铁矾法是使三价铁从含有K、Na、NH4等离子的硫酸盐溶液中以淡黄色的结晶化合物，即M2Fe6（SO4）4（OH）12形成沉淀（M表示K、Na、＋＋＋＋＋NH4、Pb（I）、Ag、H2O等）。此法适用于从含有硫酸根离子的溶液中净化除铁。
（3）针铁矿法。将溶液pH调至2.0左右，加入还原剂将其中的Fe3还原为Fe2，然后缓慢加入氧化剂，保持一定的pH，使Fe2慢慢氧化成Fe3，形成针铁矿沉淀。所形成的针铁矿为棕色针状晶体，其组成为α－FeOOH，属斜方晶系，溶解度很小。并且不带结晶水，过滤性能良好。
3、溶液的净化及镍、钴分离
（1）萃取法。溶剂萃取法由于具有高选择性、直收率高、流程简单、操作连续、易于实现自动化等优点，已成为提取钴的主要方法。萃取剂的种类很多，我国早期用于镍、钴分离的萃取剂是P204，后改用P507。但P204对于从硫酸镍中去除钙、铁、铜等杂质元素的效果均优于P507，因此二者可配合使用，前者用于除杂，后者用于。镍、钴分离，效果很好。P204和P507的共同缺是三价铁的反萃取比较困难，加拿大鹰桥公司和法国勒阿弗尔厂都采用TBP（磷酸三丁酯）萃取除铁工艺。5709是核工业北京化工冶金研究院研究合成的膦类萃取剂。其性能与P507相似，但其对钙的适应能力优于P507，而且有一定的萃取铅的能力，价格低于P507。是一种性能优良的萃取剂。
在盐酸介质中，可采用N235萃取FeCl3，用P204萃取除杂、P507萃取分离钴、镍，得到镍、钴溶液既可以生产相应的盐或化合物，也可以生产电镍和电钴。
在协同萃取研究中。毗啶羧酸酯和烷基吡啶是最有希望的萃取钴的萃取剂。试验证明，以Versatiel0＋10％异丙醇＋C12＋脂肪为萃取剂，在镍、钴和其他金属混合体系中，可明显改善镍、钴的萃取选择性。
（2）液膜法。文献介绍，以P507为流体的Span－80表面活性剂膜。在pH为4.2～5.3围内，可以从含钴、镍的工业废水中提取分离钴、镍。分离效果较好。文献介绍，用EDTA、NH4F和巯基丁二酸等掩蔽干扰离子，以HDTHP、L113B、液体石蜡、磺化煤油和内相为2.5mol／LHCl的水溶液等液膜分离黄铁矿、烟灰、炉渣和含钴废催化剂中的钴，钴提取率均在9l％以上。
4、脱硅
由于合金中含有大量硅，酸性条件下氧化浸出时，大量硅会进入溶液，形成硅酸。当硅酸含量达到一定时则形成硅胶。硅胶一旦形成，即对生产造成严重影响，使溶液无法过滤，甚至导致整个生产停顿。目前的常规做法是将钴、铜等有价金属转入溶液，将硅等杂质留在浸出渣中；另外一种做法是在强碱性溶液中，钴、铜、镍等金属以氢氧化物形式完全沉淀，硅则以硅酸钠形式进入溶液，实现金属与硅的分离。将分离得到的金属氢氧化物用酸溶解，则溶液中几乎不含硅。这种方法的缺点是成本较高，不推荐直接采用。
二、湿法提钴实例
金川有色金属公司从钴渣中提取钴，采用的工艺流程为：酸浸一黄钠铁矾法除铁一P204萃取除杂一P507萃取分离钴、镍一草酸沉淀钴一生产氧化钴粉。
成都电冶厂采用的流程是以N235从镍净化渣浸出液中萃取钴，以离子交换法去除杂质，电积法回收金属钴。日本住友公司从钴镍矿浸出液中回收钴时，采用中和沉淀法除铁、＋＋＋＋＋＋＋锰，硫化氢除铜、锌，叔碳一元羧酸分离镍、钴，再转化为氯化物的工艺流程。
文献介绍的工艺流程为：中和除铁一氨浸分离锰一蒸馏分离钴、镍，镍呈碱式碳酸镍形式沉淀，过滤、洗涤、干燥后经煅烧成氧化镍，最后用氢气还原为金属镍；钴以氢氧化钴形式沉淀回收。镍、钴回收率可达95％～96％。
文献针对某含铜、锌、锰、镍等元素的难处理含钴废料，采用“还原浸出－化学除杂－P204深度除杂－P507萃取分离镍、钴”原则流生产草酸钴，钴回收率为95.61％。
文献介绍了从镍电解阳极液净化除钴渣载中提取氧化钴的新工艺。除钴渣经过硫酸还原溶解，黄钠铁矾法除铁，P204萃取除杂并萃取分离钴、镍，氟化铵除钙镁.草酸铵沉淀钴，煅烧等步骤，钴总回收率不低于92％，镍总回收率不低于95％。
文献介绍了从钴质量分数9.44％的Co－Mn废催化剂废料中提取氧化钴的工艺流程。将废料用酸溶解后。加入过量氨水，在pH＝10下使Mn2在10％双氧水作用下生成MnO（OH）2沉淀，而Co2生成Co（NH3）42配离子。为进一步除掉溶液中的微量Mn，在pH＝3的缓冲体系中，以Na2S作沉淀剂，沉淀CoS，而MnS在此条件下几乎不沉淀。最终的CoS沉淀中Mn质量分数小于0.6％，其他杂质质量分数均小于0.5％，钴回收率达到92％以上。将CoS用硝酸在70～80℃下回流溶解、过滤，滤液于80℃下加草酸沉淀钴，焙烧得到氧化钴。
文献根据锂离子二次电池正极材料－铝钴膜原料的性质，提出了在硫酸、双氧水体系中分解LiCoO2，其反应为：
＋＋＋回收钴的工艺流程为：碱浸酸溶净化沉钴。钴再以草酸钴形式回收，钴的直接回收率为95.7％。
谌可颂采用硝酸加硫酸溶解废弃渣中的Cu、Ni、Co等有价金属，Cu、Ni浸出率达99%c上，Co浸出率达87％。浸出液采用铁粉置换法回收分离铜、黄钠铁矾法除铁、NaF法除钙镁、P204深度除杂及P507分离镍、钴，Cu、Ni、Co回收率均超过94％。
乌干达第一个生物氧化提取工厂－Kasese公司已于1999年投产，处理原料为含80％黄铁矿的精矿。第1级氧化后，第2级氧化选用中等嗜铁氧化菌种，整个过程钴回收率达92％。
北京矿冶研究总院冶金室研究了氯气浸出铜钴合金、电溶脱铜、TBP萃取除铁，结果表明，铜回收率高，钴损失少。
南方冶金学院廖春发等研究了从铜铁钴合金渣中提取氧化钴的工艺流程，确定了合金熔炼除硅，电解造液，除铁、铜等杂质的工艺条件，将合金熔炼可有效除去其中的硅；电解造液不仅达到了溶解合金的目的，而且具有净化除铜效果，铜能以海绵铜形式回收，纯度为92.5％，收率在99％以上。
对于从铜钴合金中浸出钴，目前国外多采用硫酸加压浸出工艺或电溶工艺。芬兰的OMG公司是世界上最早处理铜钴合金的钴生产公司，其具体处理工艺不详；另一家处理铜钴合金的公司是赞比亚的谦比西钴冶炼厂，采用硫酸加压浸出工艺，产出CuSO4，CoSO4溶液。由于加产量小、对设备要求苛刻，故采用的厂家少。
三、展望
传统火法工艺获得镍阳极，镍阳极经电解得到阴极镍，钴在阳极液中经过镍、钴分离得到氯化钴盐。电解时，铜离子比镍离子优先得到电子，故此法不能处理铜含量高的物料；采用通常的酸法工艺处理时，钴浸出率不高；利用液膜法，钴的提取率只有91％；而采用微生物浸出法浸出含钴废料时浸出速度较慢，钴浸出率最高只能达到96％。如果采用氧化剂加低酸（酸浓度小于2mol／L）浸出，则能大大提高浸出速度，浸出率也得到保证。
镍钴行业基本情况分析
（一）镍钴行业概况
1.钴镍金属简介
（1）钴镍金属具有优异的储能、防腐、耐磨、耐高温和高强度等特殊性能，是不锈钢、充电电池、电镀、汽车配件、关键工具、军工器件等行业的关键原料，是国民经济发展的重要战略物资。
（2）镍和钴的主要化学性质。常温下镍在空气中表面会形成致密的氧化膜，阻止氧化过程进一步进行。镍能耐氟、碱、盐水和许多有机物的腐蚀，在稀盐酸中溶解也很缓慢，浓硝酸可使镍表面钝化而使镍具有抗蚀性。镍能吸收大量的氧，粒度越小吸收量越大。
致密的金属钴常温下在湿空气和水中均稳定，也不与碱和有机物作用。温度高于300钴在空气中开始氧化。赤热的钴能分解水放出氢。氢还原法制备的细粒金属钴粉在空气中会自燃生成氧化钴。钴能被硫酸、盐酸、碱液溶解生成二价钴盐。无水氯化钴是蓝色的，吸收空气中的水会变为淡红色，利用此特性可做干燥剂的指示剂。
2．钴镍资源状况
（1）国内外钴资源基本情况。根据美国地质调查局数据，2006年世界钴储量为700万吨，主要集中在刚果(金)、澳大利亚、古巴、赞比亚、俄罗斯和新喀里多尼亚，它们合计储量约占世界钴总储量的93.6%。中国基本没有单一的钴矿，钴资源主要伴生在镍矿中。按照中国国土资源部2005年全国矿产资源储量通报，中国钴储量基础为7.33万吨，但具有开采经济价值的储量仅为4.09万吨，占世界可开采量的1.03%。中国是钴资源贫乏的国家。
（2）国内外镍资源基本情况。据美国地质调查局的数据，2006年世界镍储量为6,400万吨，主要分布在澳大利亚、俄罗斯、古巴、加拿大、巴西、新喀里多尼亚、南非、印度尼西亚和中国，它们约占世界镍总储量的90.6%。根据中国国土资源部新公布的数据显示，中国镍储量为232万吨，占全球总量的3.56%，位居世界第九位。按中国2007年21万吨左右镍产量计算，国内镍储量仅够开采10年左右，未来镍资源将处于紧张的状态。
（二）钴镍的应用领域
(1)镍的用途。镍是银白色金属，镍及其合金具有许多良好的物理、化学、力学性能，如高的强度和韧性、优良的抗腐蚀性能、良好的电真空性能、具有铁磁性等，镍的主要用途为以下六方面：不锈钢、合金钢、特种钢、镍基合金、电镀和非合金领域。
(2)钴的用途。钴为银灰色金属，钴与其他金属的合金具有高温强度高、耐热性好、耐腐蚀性高且与其他金属的浸润性好等特点。钴是一种重要的战略金属，钴及其合金广泛应用于电机、机械、化工、航空航天、硬质合金、粉末冶金、催化剂、陶瓷、粘结剂、皂化剂、干燥剂等领域。钴75％～80％用于制造合金，20％～25％以各种化合物形态用于化工、电子等行业。
（三）钴镍产品价值链简介
钴的产品主要有钴的基础化工产品、钴的金属态产品（钴片等）和钴粉体材料。随着产品加工技术深化，产品升级，钴产品附加值不断提升。下图从左到右为钴产品的价值增值过程。
镍的产品主要有镍的基础化工产品（硫酸镍等）、镍金属态产品(电解镍板)和镍的粉体材料。根据工艺技术难度的加大和产品的加工深化，镍的系列产品价值不断提升。下图从左到右为镍产品的价值增值过程。
超细钴粉、超细镍粉，属于钴镍粉体中的高附加值产品。超细粉
体是指尺寸大小为微米级和纳米级的固态物质。超细钴镍粉具有很强的表面效应和体积效应，在磁性、内压、热阻、光吸收、化学性等方面显示出独特的物理化学性质。目前，已广泛工业化应用的超细钴粉和超细镍粉是指微米级的钴粉和镍粉。近年来，随着下游行业的产品和技术升级，超细钴粉、超细镍粉正在逐步替代普通钴粉和普通镍粉，具有良好的市场前景。
（四）国内镍钴资源状况
据调查，我国镍矿资源储量分布于１９个省（区），７０％的镍矿资源集中在甘肃，其次分布在新疆、云南、吉林、四川、陕西和青海和湖北７个省（区）。这７个省（区）的镍资源合计保有储量占全国镍资源总储量的２７％。其余镍资源分布在江西、福建、广西、湖南、内蒙古、黑龙江、浙江、河北、海南、贵州、山东１１个省（区），这些地区的镍资源合计保有储量占总储量的３％。
我国镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿，此外，还有极少量的其它类型镍矿。我国镍矿资源并不丰富。经过多年的开采，目前我国镍矿储量呈明显下降的趋势。
截至1995年末，我国已探明镍矿区84处。截至2002年底，我国镍矿储量为257.95万吨，居世界第七位，但与世界总量1.4亿吨相比仅占1.84%。我国镍资源的保有储量为785.31万吨(最新数据为790万吨，与此差别不大)。总之，与世界上相比，我国镍矿资源不算丰富，矿山储量仅占不到世界总储量的2%，而基础储量仅占世界
基础储量的5.6%，且主要是硫化镍矿。
（五）镍钴行业技术创新情况分析
1．镍钴冶炼技术创新情况
（1）高新技术领域对钴、镍的需求继续增加，因此钴镍工业都有非常广阔的发展前景，同时对钴镍生产技术的要求也越来越高，引发国内钴金属行业生产工艺的进一步发展和革新。用于镍氢电池生产的镍钴，有关企业和客商在产品质量和性能方面都提出了很高的要求。除
对硫、磷、碳及重金属杂质含量上有很高要求外，对产品的物理性能，包括粉末粒度、粒度分布及颗粒形状及表面性能都提出了十分苛刻的要求（数据来源：五泰信息咨询www.timesprc.com市场调研报告www.timesprc.com.cn)（市场调研报告www.wutinfo.cn)（数据来源：www.5tinfo.cnwww.5tinfo.com.cn)。
(2)镍钴生产工艺的发展，受越来越严格的环境保护的要求，正由火法工艺、火法湿法联合工艺向全湿法工艺发展。
（3)加大从废旧电池中回收钴，镍元素的技术研究与开发，提高回收率和利用率。钴、镍系稀有金属，是生产高性能电池的重要原材料。我国是电池消费大国，每年产生废旧电池约80亿只，回收率不足2%，废旧电池中含有丰富的钴、镍，但从中提炼钴、镍的技术却极为复杂，以前只有加拿大等极少数国家掌握。近年来，我国格林美等公司与日本东京大学、中国中南大学的科研院校合作，取得了从废
旧电池中提炼钴、镍的技术突破。目前，格林美公司每年回收废旧电池等废弃物3000余吨，通过分离提纯和再加工，生产钴、镍粉1000多吨，这相当于节省了5万吨的矿石资源。如果这些废弃物直接进入到大自然，至少会造成5平方公里的土壤重金属超标。
2．镍钴加工技术创新情况
伴随着钴工业的加工技术的发展，对冶炼技术和环境保护的要求将更加严格，一些低产能，高消耗，排放不达标，对环境破坏影响巨大的企业将受到严格限制，节能高效发展将是钴工业新一轮发展的主题。
..3钴冶炼冶炼工艺
3.1钴冶炼工艺流程综述
金属钴或钴盐的生产，由于原料的不同，生产工艺也不同；而使用不同的辅料在一定程度上也影响钴生产工艺流程的选择。
3.1.1国外钴冶炼工艺
（1）含钴黄铁矿处理工艺
国外含钴黄铁矿的处理工艺基本上相近，仅在原料的预处理上有一定的差异。如芬兰OutokumpuOy公司的Kokkola钴厂，所处理的黄铁矿含Co0.0～0.7%，是将黄铁矿焙烧焙砂急冷后直接浸出，目的是使焙烧焙砂中的Fe尽可能转化为不溶于酸的铁氧化物，这样在浸出液的处理上可以简化，降低处理成本。德国的DuisburgerKupferHütte黄铁矿处理厂，采用黄铁矿烧渣生产钴，烧渣成分为：Cu0.8~1.5%，Co0.3~0.5%，Zn2.0~3.5，Fe54~58%，S2.5～4.0%，Pb0.3～0.7%，将焙烧焙砂氯化，使含钴等金属易于浸出，使之与铁尽可能分离开。美国ThePyriteCo.公司的WilmingtonCobaltPlant厂也是采用含钴黄铁矿为原料，其黄铁矿含钴达1.5%，其生产工艺与德国的DuisburgerKupferHütte工艺相似。
（2）铜钴矿的处理工艺
以含钴和铜为主的氧化矿或硫化矿也是世界钴生产的主要原料，由该原料生产的钴量每年约10000t以上。其典型的生产流程是扎伊尔Gecamines公司的PandaSmelter厂与比利时MetallurgieHoboken-OverpeltS.A.公司的OlenUsine厂处理氧化铜钴精矿的联合流程。含Co6～8%，Cu5～12%氧化铜钴精矿在PandaSmelter加工成为铜钴铁合金，产出含Co45%、Cu15%、Fe39%和Cu89%、Co4.5%、Fe4%的合金，该合金送到OlenUsine厂加工生产出金属钴和钴盐。
赞比亚ZambiaConsolidatedMinesLtd.公司的ChambishiCobaltPlant，处理的铜钴矿精矿成分：Co3～4%，Cu18～30%。先将铜钴硫化精矿进行氧化焙烧，产出的焙烧矿再经多膛炉氯化焙烧，氯化焙烧矿经湿法处理得到钴盐，钴盐经锻烧和电炉熔炼产出金属钴，金属钴经电解精炼得到商品钴。
Word资料.
..（3）砷钴矿的处理工艺
每年全世界以砷钴精矿为原料生产的钴估计为3000~5000t。加拿大的DeloroSmeltingandRefiningCo.公司的DeloroCobaltPlant厂，处理摩洛哥的砷钴矿和加拿大自产的银砷钴矿，电炉熔炼产出的黄渣先经焙烧后成为可溶性的钴，电炉渣则经鼓风炉熔炼产出砷冰铜，鼓风炉和黄渣焙烧烟尘回收As2O3，砷冰铜和黄渣浸出后的浸出液合并采用化学法净化，然后生产金属钴。
（4）铜镍钴矿的处理工艺
大量的钴是从镍生产系统中综合回收的。每年全世界以此类含钴料为原料生产的钴在10000t左右。从镍冶金工艺中回收钴根据镍冶金工艺的不同而不同。在镍的电解工艺中基本上采用非常类似的工艺，只是在最近将新工艺溶剂萃取技术用于Ni-Co的分离上。加拿大InternationalMetalsCo.公司的PortColborneCobaltPlant厂，从含Co0.1g/l，Ni50g/l，Cu0.3g/l，Fe0.1g/l镍电解废液中回收钴，先采用化学方法净化含钴溶液，然后综合沉淀产出Co(OH)3，经锻烧得到氧化钴，氧化钴经反射炉还原熔炼得到阳极钴，再经电解精炼后产出商品钴。
是英国的InternationalMetalsCo.公司的ClydachNickelRefinery厂，从镍羰基法生产工艺的残渣中回收钴，采用的生产工艺流程为：羰基钴渣经氧化焙烧，焙砂浸出，浸出经化学净化，NaOCl和苏打沉钴产出粗氢氧化钴，粗氢氧化钴又经复溶、净化和二次沉钴，产出精氢氧化钴，氢氧化钴经锻烧得商品氧化钴。
这两个工艺在一定程度上相似。首先将钴转化到富钴溶液中，然后用化学的方法净化处理，最后得到金属钴或氧化钴。
（5）锌冶金含钴料钴回收工艺
少数钴处理厂以锌冶金过程中净化处理时得到的含钴料为原料生产金属钴或氧化钴。澳大利亚的Elect.ZincCorp.ofAudtraliaLtd.公司的RisdonZincPlant厂用α—亚硝基β萘酚除钴得到的钴渣提钴。这种钴渣经过选矿获得钴精矿后煅烧得到氧化钴。而意大利的MonteponieMontevecchioSPA公司的MargheraZincPlant厂则用α—亚硝基β萘酚除钴得到的钴渣经过直
Word资料.
..接煅烧，然后用硫酸进行调浆－硫酸化焙烧－浸出－除铁－除铜、锌、镉－沉CoCO3－溶解－电解的工艺得到电解钴。
从上述分析可知，世界上各国由于含钴原料的不同采用的生产方法各不一样。但基本上都是将含钴的物料溶解使钴进入溶液(或已经在各种废液中)，然后采用化学净化法或萃取等方法除去各种杂质特别是Fe、Cu、As等，然后进行Ni、Co分离，镍钴分离通常利用Co(III)有较低的溶度积，用各类氧化剂将Co(II)氧化为Co(III)后与Ni分离或
萃取分离Ni、Co。分离过程有时要反复进行，使得钴中的杂质能有效地被分离。
3.1.2国内钴冶炼工艺
我国主要由钴土矿、砷钴矿、硫钴矿、铜镍钴矿等含钴原料提取钴。
（1）钴土矿处理工艺
我国钴土矿主要在云南、江西、广东、福建、浙江等地，随着近年来的开采和冶金
处理，矿源基本上枯竭。云南易门有色选冶厂的钴土矿的处理工艺是硫酸浸出－萃取净化－草酸沉钴－煅烧。
（2）砷钴矿的处理工艺
我国砷钴矿的处理厂以赣州冶炼厂处理工艺为代表。它所处理的砷钴矿是从摩洛哥进口。砷钴矿火法焙烧使砷以As2O3形态从物料中挥发出来，钴转化为易于酸浸的氧化物，再进行溶液净化-分离除杂后得到钴盐，然后还原钴盐得到金属钴。
（3）硫钴矿的处理工艺
我国硫钴精矿的处理厂较多，如山东淄博钴业有限公司、海南金亿新材料有限公司、葫芦岛锌厂、湖北光化磷肥厂、老河口光磷化工有限公司。在我国的钴资源中，硫钴精矿的钴占现有钴资源总量的30～40%，是重要的钴资源之一。以硫钴精矿为原料的生产处理厂所采取的工艺流程基本上相似，如图3-1。
图3-1a是葫芦岛锌厂的硫钴精矿生产氧化钴及金属钴的的工艺流程，多数以硫钴精矿为原料的厂家采用这种工艺。图3-1b是老河口光磷化工有
Word资料.
..限公司的处理工艺流程，它所处理的硫钴精矿是湖北大冶的含钴黄铁矿。部分黄铁矿用来焙烧生产硫酸，其产出的焙砂与黄铁矿精矿再混合配成含硫12%的混合矿，然后进入沸腾炉焙烧。硫钴精矿和烧渣平均含钴各为0.245%、0.258%。山东淄博钴业有限公司生产工艺与老河口光磷化工有限公司的处理工艺相似，它所处理的矿为山东金岭铁矿的硫钴精矿为主，外购海南、中条山、大冶等的硫钴精矿，金岭铁矿的硫钴精矿含钴0.25～0.35%。
硫钴精矿
硫钴精矿
硫酸化焙烧
硫酸化沸腾焙烧
SO2焙
砂
SO2焙
砂
硫酸浸出
硫酸浸出
脂肪酸萃取除铁、铜
除
铜
纯净硫酸钴
硫化沉钴
氯气氧化沉钴
H2SO4、NaClO3浸出
煅
烧
NaF除钙镁
氧化钴
P204萃取除杂
电弧炉还原
P507萃取分离镍钴
阳极钴
HCl反萃
电
解
草酸沉钴
阴极钴
烘
干
a
草酸钴
b
图3-1硫钴精矿的处理工艺流程
（4）镍钴矿的处理工艺
Word资料.
..伴生钴的铜镍矿是我国重要的钴资源之一，其占可供应钴资源量的50%以上。在镍的冶金过程中，矿石在造锍熔炼时90%以上的钴随镍一道进入高镍锍中，高镍锍电解或加压浸出时进入溶液，溶液或电解液中的钴用黑镍氧化沉淀钴得到钴渣，这种含钴渣即为提钴的原料。镍钴渣的处理工艺如图3-2。它是金川有色公司的处理工艺流程，采用纯化学和萃取的方法处理钴渣。虚线框中的工艺为萃取工艺。阜康冶炼厂也采用萃取工艺，但镍钴分离所使用的萃取剂不是P507，而是Cyanex272，其它基本上相似。
隔膜电解
阴极钴
图3-2镍钴渣处理工艺流程
氧化钴
反射炉烧结
电炉还原熔炼
草酸沉淀
煅
烧
SO2还原溶解
NaClO沉钴
Na2ClO3氧化除铁
NaClO沉钴
洗
涤
黄钠铁矾除铁
P204溶剂萃取除铁锰铜锌
P507溶剂萃取除镍
HCl反萃
纯净氯化钴
镍钴渣
SO2还原溶解
硫酸钴溶液
四川铜镍公司所采用的工艺与金川公司不同。在四川铜镍公司中，镍钴渣用HCl还原溶解，黄钠铁矾(或仲辛醇萃取除铁)除铁，再用N235萃取分离镍钴，HCl反萃后的钴溶液用330树脂除铅，717树脂除锌，再用330树脂除镍等一系列离子交换技术进行深度净化后电解得到电解钴。重庆冶炼
Word资料.
..厂又与四川铜镍公司、金川公司不同。镍钴渣用HCl还原溶解，用N235、TBP及溶剂油萃取除铁，溶液浓缩后用N235萃取分离镍钴，反萃后的钴溶液H2S除铜，氯气氧化除As、Fe，然后加高锰酸钾除锰，活性炭吸附有机物，330树脂除微量镍，最后电解得到金属钴。
对于富钴锍则采用加压氧化浸出，然后硫代硫酸钠除去部分铜，除铜后液用P204深度除铜，再用P507进行镍钴分离，HCl反萃，反萃液氯化钴用草酸沉淀，得到草酸钴。草酸钴用回转窑煅烧得到氧化钴。
我国的钴冶金工艺与国外的钴冶金工艺相比，技术水平基本上相当，所采取的工艺流程相似，仅原料相差比较大。
综合上述钴生产工艺可知，不论采用何种钴原料，钴的生产工艺均可分解为三部分。
1）可溶性钴的制取。根据原料的不同，采用氧化或还原使钴成为酸溶性的物质。
2）含钴溶液的化学净化或萃取净化。化学净化是利用Co(III)的氢氧化物具有较低的溶度积，同时氢氧化钴(III)可以还原溶解于酸溶液中，这样反复可以得到比较纯净的钴盐溶液；萃取除杂是利用不同的萃取剂对不同金属离子的选择性溶解而使得钴溶液得到净化。
3）净化得到的钴盐溶液可直接生产各类钴盐，或草酸沉淀得到草酸钴，然后煅烧得到各类氧化物，或不溶阳极电解得到电解钴，或对得到的氧化钴还原，然后进行可溶阳极电解得到电解钴。净化后的钴盐溶液可根据市场需求的不同有效地调整产品结构以满足市场的需求。
3.2冶炼工艺流程选择
3.2流程选择
根据前面的不同钴物料的处理工艺和现有处理钴铜精矿的处理工艺，结合永平县弥勒山钴铜精矿及老炉渣的物料特点，我们采用图1的处理工艺流程。
该工艺一方面使废的老炉渣和铜钴精矿中的钴和现有的铜钴精矿中的钴得以回收，使含钴资源得以充分利用，也使物料中的其它有价金属如铜得以回收，资源得到综合利用，另一方面，该工艺流程简短，适合地方工
Word资料.
..业化生产。
同时，该钴处理工艺流程也适合处理砷钴矿、锌生产过程的钴渣及各类钴的中间物料，具有较强的钴原料的实应性，拓宽企业的生产原料的来源，有利于企业的稳定生产。
硫酸化焙烧使老炉渣中的钴和钴铜中的钴转化为可溶性的钴盐或化合物，并充分利用物料中元素硫，使有价金属和脉石矿物形成可分离的不同物相。硫酸化焙烧的回转窑可根据钴原料的不同性质，可进行氧化焙烧或还原焙烧，使钴转化为酸可溶的钴盐或钴化合物。
浸出过程由二段逆流浸出组成。浸出过程实现有价金属与脉石矿物的分离，也使钴转化到溶液中，实现提取钴或钴盐的第一步。一段采用低酸浸出，浸出液的pH值2~3，这样减少或消除浸出液净化时碱的消耗，二段浸出采用高酸浸出，使物料中的有价金属能充分溶解，提高焙砂中的有价浸出率，从而提高该工艺的钴等金属的回收率。
焙砂浸出液主要由Co、Cu有价金属和Fe、Zn等杂质的硫酸盐和砷酸盐和锑酸盐所组成。为了使产品中的杂质含量符合产品的质量要求，必须脱除杂质Fe和砷酸盐及锑酸盐。砷和锑是使其形成稳定的砷酸盐和锑酸盐而从溶液中分离脱除，Fe是使其氧化成高价铁，然后高价铁水解和与砷酸或锑酸形成稳定的化合物的方法将其从溶液中脱除，为此我们采用廉价的氧化剂空气进行氧化低价的铁。浸出液的净化采用空气氧化进行净化处理，使溶液中影响铜电积的铁、砷、锑等脱除，满足电积过程对溶液中杂质的要求。
净化后的溶液含有比较高的铜，与部分电积返回的后液混合后得到铜电积的电积液的要求，其中的少量的杂质不影响电积过程和电积阴极铜的质量，溶液中的钴也不影响铜的电积，实际上在铜的电积过程中还需要添加硫酸钴作为电积添加剂。
电积铜后的废电积液还含有较高的铜，为了使其中的铜充分回收，我们利用铜和钴水解性能的差异。我们用廉价的中和剂石灰乳中和溶液，使溶液的中和终点的pH为6.0~7.5，使铜转化为碱式盐沉淀，然后从溶液中分离，实现与钴分离的目的。产出的含铜渣返回二段浸出，使该渣中的铜得
Word资料.
..以回收。
石灰中和除铜后的溶液主要由钴等组成，考虑目前的投资规模，我们将其处理生产出粗碱式碳酸钴。如果将来资金容许和市场需要，再将碱式碳酸钴进行溶解－化学深度净化－萃取的工艺处理，生产出工业标准要求的各类钴盐和氧化钴等产品。沉钴是是采用苏打或碳铵沉淀溶液中的钴，使钴转化为溶解度不高的碱式碳酸钴。沉钴时溶液中的部分杂质元素如Mg、Cu、Zn、Ni等也和钴一同沉淀，因此碱式碳酸钴产品中的杂质含量高，该产品需要经过进一步的处理特别是净化除去少量的杂质后才能产出满足市场质量标准的各类钴产品。
]将来，如果需要生产市场需要的各类钴盐时，石灰除铜后液采用氧化的方法使钴氧化为三价的钴与溶液中的Mg、Ni、Zn、Cu等大部分杂质分离，产出的氢氧化高钴再还原溶解，萃取分离少量的杂质后得到纯净的氯化钴溶液，或草酸沉淀得到草酸钴，或草酸钴焙烧产出氧化钴等市场需要的各类钴盐。
图
钴铜矿生产碳酸钴工艺流程图
从工艺分析可知，该工艺流程简短，所需要的原材料消耗少，价值低，从而生产成本低，保障企业将具有较好的经济效益。
3.3产品方案
根据上述的生产流程，目前生产的产品为电积铜和粗碳酸钴。
铜已经达到最终的产品，钴仍然为中间物料，将来如果资金等允许，对粗碳酸钴进行进一步的处理或从流程的最后进行漂水或氯气氧化沉淀，然后由该沉淀物生产各类钴盐或氧化钴等产品。
生产的电积铜达到GB的标准，碳酸钴为中间物料，含钴为45%。
该工艺每天和全年产出的产品量如表
Word资料.
..表
每天或每年的产品产出量
№
1№
23.4过程
3.4过程主要技术指标和物料流量计算
在该工艺过程中，钴的回收率为68.50%，铜的回收率为91.5%。所处理的老炉渣和钴铜精矿的成分见表。
生产厂年工作300天，老炉渣和钴铜精矿按1:1使用，年生产120吨碳酸钴需要钴铜精矿为(混合后的平均含钴0.45%)：
120×45%÷0.45%÷68.50%=8759.12(t/a)老炉渣由于在破碎细磨工序中有损失，其直收率和回收率尾99%，则老炉渣需要量为：
8759.12÷99%=8847.60(t/a)各工序的技术经济指标和物料流量见下
3.4.1破碎－细磨工序
老炉渣首先进行破碎，破碎后粒度<50m，破碎后的老炉渣和回转窑产出沉降室烟尘一同在球磨机中进行细磨，细磨后的粒度为-120目。破碎－细磨工序物料各元素直收率和回收率为99%。
该工序的日物料流量见表
3.4.2混料工序
混料过程是将老炉渣和钴铜精矿及旋风收尘器烟尘一同混均匀，目的是使该物料在焙烧过程中充分相互反应，是物料中的钴等有价金属转化为可酸溶的物质。混料过程中物料有一定的飞扬损失，飞扬损失为物料量锝0.2%，各元素的回收率和直收率99.80%。
混料过程的物料流量见表。
3.4.3制粒工序
名称
电解铜
金属钴）
单位
吨
日产出量
3.5490.201年产出量
1064.70060.300碳酸钴（折合吨
Word资料.
..制粒的目的是将混均匀的物料加入少量的水分后形成颗粒，这样在回转窑焙烧时随烟气所带到收尘系统的数量少，收尘系统符荷小，返料少，减少过程中循环的物料和过程损失。制粒颗粒大，不利用硫酸化焙烧的进行，制粒的颗粒小，返料多，因此制粒后的物料粒径为3~6mm，水分8~10%(选择10%)，损失率0.2%，该工序的各元素的回收率和直收率为99.8%。
该过程的物料流量见表。
3.4.4焙烧工序
焙烧是在回转窑内将物料中的硫化物及氧化为硫酸盐，同时也将老炉渣中的钴硅酸盐分解，使钴也转化为硫酸盐。焙烧温度650~680℃，物料高温停留时间120~150min，焙砂产率80%，空气过剩系数160%。钴、铜的硫酸化转化率>95%。
焙烧过程主要利用物料中的元素硫燃烧作为热源，如果该燃烧热不足，利用回转窑的燃烧室煤燃烧补充不足的热源。
焙烧脱硫率68.25%，As的挥发率49.79%，Sb的挥发率34.26%，钴和铜的直收率89.32%，回收率98.02%。
焙烧过程的投入产出如表。
3.4.5一段浸出工序
将回转窑产出的焙砂进行湿磨，细磨后的焙砂颗粒粒度为-120目，细磨后矿浆打入中间槽，然后低流用砂泵打入一段浸出槽。用二段浸出液及二段浸出渣洗涤后液进行调浆，液固比为2.5:1，浸出温度50~70℃，浸出时间120~150min。一段浸出时钴的浸出率30%，铜的浸出率70%，锑的浸出率10%，砷的浸出率75%，Ni、Fe、Mg、S、Zn的浸出率分别为40%、5%、30%、96.67%、30%。浸出终点pH=2.0~3.5。
一段浸出过程的物料流量如表。
3.4.6二段浸出工序
一段浸出料浆经板框压滤后的渣送入二段浸出槽，二段浸出用其前面的浸出渣洗涤水并补充部分新水后调浆，然后补加适量的硫酸进行浸出。液固比为：2.0:1，浸出温度60~70℃，浸出时间150~180min。一段浸出时钴的浸出率93.30%，铜的浸出率96.65%，Sb、As、Ni、Fe、Mg、S、Zn的浸
Word资料.
..出率分别为83.62%、69.83%、68.67%、10.61%、59.22%、97.46%、83.88%，浸出终点pH<0.5。
浸出工序的各元素浸出率为：Co95.22%、Cu98.12%、Fe15.08%、Sb85.23%、Mg71.03%、S97.80%、Ni80.74%、As92.12%、Zn88.51%。
3.4.7氧化除铁砷等工序
氧化是将溶液中的铁氧化为高价的铁，其然后与溶液中的砷酸离子等结合为稳定的砷酸铁和高价铁水解，从而脱除溶液中的砷铁等杂质。脱砷时首先采用空气氧化溶液中的铁，氧化时间150~180min，氧化温度60~80℃，氧化终点的pH为2.5~3.5，空气氧化后再搅拌30min。氧化后的渣进行浆化洗涤，使渣中吸附的有价金属尽可能被洗涤下来。氧化过程中钴的损失率5%，铜的损失率3%，砷的脱除率98%，铁的脱除率99%，Sb、Mg、S、Ni、Zn的脱除率分别为98%、5%、0.05%、8%、5%，钴的回收率92%，铜的回收率98%。
氧化工序的物料流量如表。
3.4.8电积工序
氧化除杂后的溶液与部分的电积后液混合，调整电积前的溶液含铜45~50g/L。电积的添加剂为硫脲，添加量为40g/t铜，电积的阴极电流密度160A/m2，电积温度45~55℃，同极间距100mm，槽电压2V，电流效率85%，电耗2150~2250度/吨铜。阳极为铅合金板。
电积过程铜的直收率59.97%。
种板槽的电积同铜电积，阴极为316L的不锈钢。
电积过程的物料流量如1表。
3.4.9石灰中和沉铜
电解后液含有较高的铜，在该溶液回收钴以前必须将其中的铜回收。铜的回收采用中和沉铜的方法。石灰中和时首先将石灰调浆，然后加入溶液中。中和过程的温度60~80℃，中和时间160~210min，中和终点的pH=6.0~7.5，中和后再搅拌30min。中和渣用热水洗涤，洗涤液和中和后液一同进入下一工序。
中和过程中，铜的沉淀率96.52%，元素Fe、Sb、、Mg、S、Ni、As、Zn
Word资料.
..的沉淀率分别为60.96%、91.44%、5.08%、99.5%、5.08%、81.28%、5.08%，钴的直收率为94.92%。
石灰中和过程的物料流量如表。
3.3.10苏打沉淀钴
苏打沉钴是利用苏打与溶液中的硫酸钴反应生产在溶液中溶解度较小的碱式碳酸钴沉淀，使钴与其它部分杂质和溶液分离。苏打沉钴过程中，程度温度50~70℃，沉钴时间120~150min，苏打或配成溶液加入沉钴液中或直接加入沉钴液中，苏打分多次加入。苏打加入完后，再搅拌30min。
沉钴过程中，钴的回收率90%。
沉钴后液送废水进行净化，除去溶液中的重金属，使溶液的派放达到国家标准。
3.4.11全流程的各种原材料和辅料消耗
根据流程的物料流量计算，我们得到该工艺的全流程各中原材料和辅料的消耗如表。
表
全流程的原材料和辅料消耗
序号
№
1№
2№
3№
4№
5№
6№
7№
8名称
煤
电
硫酸
苏打
硫脲
老炉渣
钴铜精矿
单位
吨
万度
吨
吨
kg吨
吨
日消耗
10.5002.30009.87010.7310.4200.14229.49229.1970年消耗
690.0002961.00126.00042.6008847.6008759.100石灰（85%）
吨
Word资料.
..№
9№
10№
11№
12№
13№
14钴铜精矿
钴铜精矿
钴铜精矿
钴铜精矿
钴铜精矿
钴铜精矿
吨
吨
吨
吨
吨
吨
30.197031.197032.197033.197034.197035.1973.3冶金计算
3.4主要设备选型计算
3.6.1老炉渣破碎
按冶金计算，年处理老炉渣8847.6t，物料粒度50～140mm，排料粒度要求小于20mm，工作制度为：300d/a，采用一班制作业，每班有效作业时间为6h。选用颚式破碎机：
日处理物料量：8847/300=29.5（t/d）
老炉渣堆比重：2.5t/m3老炉渣体积：29.5/2.5=11.8m3选用：PE-150型颚式破碎机一台，其最大生产能力为3m3/h，可满足破碎要求。
配套电机功率：5.5kw。
3.6.2磨矿
年处理物料量9987.1t，包括破碎后的老炉渣，硫酸化焙烧的返回料。要求干式磨矿、排料粒度小于0.5mm；磨矿工作制度为：300d/a，采用三班连续作业。
日处理物料量：9987.1/300=33.29（t/d）
选用Φ1500×1500mm干式球磨机一台，生产能力为1～3t/h，排料粒度＜0.4mm，可满足要求。
配套电机功率：60kw。
3.6.3混料
Word资料.
..进制粒机前的物料有磨细后的老炉渣和返回料及浮选铜精矿，制粒前须进行混料，以保证物料化学成分均匀，并提高无聊的成球性能，设计选用水泥搅拌机进行混料。混料工作制度为：300d/a，采用三班连续作业。
日处理物料量：63.4t/d混料时间：5min/次
选用：J1-400型混凝土搅拌机一台。搅拌机主要性能如下：
额定装料容量：400l；
额定出料容量：260l；
搅拌筒尺寸：Φ1447×1178mm；
搅拌筒转速：18rpm；
配套电机功率：7.5kw。
3.6.4制粒
为保证焙捎质量，要求物料经制粒机制粒，选用圆筒制粒机制粒。制粒工作制度为：300d/a，采用三班连续作业。
日处理物料量：63.3t/d；
选用：Φ1000×2200mm圆筒制粒机一台。
制粒机生产能力：2～4t/h；
配套电机功率为：10kw。
3.6.5硫酸化焙烧
物料的硫酸化焙烧采用回转窑，焙捎温度630～660℃，焙烧时间为4h。焙烧工作制度为：300d/a，采用三班连续作业。
日处理物料量：63.3t/d；
回转窑直径计算：
（1??t尾）烟?2GVD?1.88?1?t(1??)式中：G——生产能力，G=63.2/24=2.64（t/h）；
V烟——每吨产品离窑时的烟气量，1501m3/h；
t尾——烟气离窑时的温度，450℃；
ωt——窑尾排烟速度，1.2m/s；
Word资料.
..ψ
——炉料在窑内的填充系数，0.006。
2.64?1501?(1?400D?1.88?10?2273)1.2?(1?0.06)
=1.75（m）
回转窑有效内径为Φ1800mm。
回转窑长度计算：
L=τω
式中：τ——物料在窑内的停留时间，5h；
ω——物料在窑内的轴向移动速度。
ω=5.78×D×β×n式中：D——回转窑有效内径，1.8m；
β——回转窑倾斜角，1.5°；
n——回转窑转速，0.5rpm。
L=5×5.78×1.8×1.5×0.5=39.015（m）
取回转窑长度为40m，长径比（L/D）为22.22。
回转窑主要技术参数为：
回转窑有效内径：Φ1800mm；
砌体厚度：200mm；
回转窑外径：Φ2500mm；
回转窑长度：40mm；
电机功率：30kw。
3.6.6一段浸出
日处理焙砂45.4718t/d，焙砂假比重为1.5，液固比2.5，浸出槽有效容积80%，作业率80%，操作周期5h，日总容积：
45.4718×2.5+45.4718/1.5=143.994（m3/d）
选择50m3浸出槽，则需要的槽数为：
143.994/80%/（24/5）/50=0.937（个）
Word资料.
..选择50m3机械搅拌槽1个，配80m2板框压滤机1台。
3.6.7二段浸出
二段浸出液固比2.0，操作周期5h。
日处理量：40.92463+12.13996=53.06459（t/d）
选择50m3机械搅拌槽2个，配80m2板框压滤机2台，其中一套作为清洗渣和备用。
3.6.8氧化除杂
氧化除As、Fe等杂质的溶液量为：96.1404m3，净化槽有效容积取80%，作业率80%，操作周期7h。
选择50m3净化槽，则需要的槽数为：
96.1404/80%/（24/7）/50=0.876（个）
选择50m3机械搅拌槽2个，配80m2板框压滤机2台。其中一套作为清洗渣用。
3.6.9电解
经计算，铜电积的主要技术指标如下：
电流密度：160A/mm2；
电解温度：50～55℃；
电流效率：85%；
槽电压：2V。
采用标准电解槽，尺寸为：2980×850×1460。
阳极板尺寸：850×620×4阴极板尺寸：890×630电解槽同极距：100mm每槽阳极片数：26片
每槽阴极片数：25片
每槽日产出电解铜：
25×0.89×0.63×2×160×24×63.5×106×3600÷2÷96487=0.12753（t/d）
日生产电解铜：3.54856t/d，作业率90%，电流效率85%，共需电解槽
Word资料.
..数为：3.54856÷0.96÷0.85÷0.12753=36（槽）
种片槽：4个
电解槽总数：40个。
需要电流强度：25×2×0.89×0.63×160=4485.6（A）
槽电压：40×2=80（V）
选择4500A×100v的可控硅整流器（恒流）1台。
3.6.10石灰中和
石灰中和时日处理溶液106.1207m3/d，操作周期为6h，槽利用率80%，有效容积80%，需要50m3反应槽数量：
106.1207÷80%÷80%÷（24/6）÷50=0.829（个）
选择50m3机械搅拌槽1个，配80m2板框压滤机1台。
3.6.11碳酸钠中和
日处理溶液106.7762m3/d，操作周期为6h，槽利用率80%，有效容积80%，需要50m3反应槽数量：
106.7767÷80%÷80%÷（24/6）÷50=0.829（个）
选择50m3机械搅拌槽1个，配80m2板框压滤机1台。
3.5冶炼收尘
综合利用车间冶炼收尘主要是对硫酸化焙烧回转窑烟气进行净化处理，最大程度地提高钴回收率，并使含尘烟气达到排放要求。
3.5.1设计依据
（1）
当地气象条件
最高气温
30.6℃；
年平均气温
15.8℃；
年平均相对湿度
76%。
（2）设计条件
出窑烟气量：
3377Nm3/h烟气温度：
300～350℃
烟气含尘浓度：
77.92g/Nm3年作业天数：
300d/a
Word资料.
..烟气成分如表3-8，烟尘主要成分如表3-9。
表3-硫酸化焙烧回转窑烟气成分
成分
V%成分
V%SO24.81CuFeO214.69SiO2CaO26.4N269.60SbH2O10.90SNi合计
100.00AsZn表3-硫酸化焙烧回转窑烟尘成分
CoMgOAl2O30.507.5436.21.183.430.866.946.210.002.860.193.5.2收尘工艺流程
硫酸化焙烧回转窑产出的烟气，温度高，含尘浓度大，水分含量低，烟气中含有SO2、SO3，烟尘成分与精矿成分相似。为最大限度地回收烟尘，提高金属回收率，并且消除硫化物对大气的污染，选用干式和湿式收尘工艺对烟气进行净化。
采用四级收尘设备，沉降室产出的烟尘返回干式球磨机，旋风除尘器产出的烟尘返回圆筒制粒机，布袋除尘器产出的烟尘及冲击式洗涤塔产出的泥浆送尾矿坝堆存。清水循环使用。净化除尘后达到排放标准的烟气由烟囱排放。
收尘工艺流程为；
出窑烟气
沉降室
旋风除尘器
布袋除尘器
引风机
冲击式洗涤塔
淋洗塔
烟
囱
排
放
3.5.3主要收尘设备选型
选用CLK-500旋风除尘器一台，处理烟气量为4180m3/h，进口风速18m/s，除尘效率70%。
布待除尘器过滤速度取0.65m/min，选用过滤面积为80m2的24ZC-I-4型回转反吹扁袋式除尘器一台，收尘效率＞98%。
经计算选用Φ1000×1100mm冲击式洗涤器一台，冲击头烟气流速40～80m/s，空塔烟气流速0.4～0.8m/s，冲击头与浴槽液面差10～15mm，液体深度400～700mm。
设计Φ1500×2000mm淋洗塔一台，空塔烟气流速～0.5m/s。
Word资料.
..收尘设备工艺参数见表3-10。
表3-1收尘设备工艺参数表
收尘设备
烟气温度
(℃)漏风率
(%)沉降室
30010.0旋风除尘器
布袋除尘器
冲击式洗涤塔
2505.0500～80071505.0800～1200＞9605.02000～3000＞9095淋洗塔
505.080～1080设备阻力
(Pa)100～200收尘效率
(%)SO2吸收率(%)43.5.4引风机参数
引风机选用9-26I№5A型高压离心通风机1台，风量为6977m3/h，全压5220Pa，电机功率18.5kw。
3.5.5排放烟气成分及含尘浓度
烟气中SO2经冲击式洗涤塔和淋洗塔中石灰乳中和吸收净化后，其含量降为0.048%。
采用上述收尘流程，每小时回收沉降室烟尘及旋风除尘器烟尘205.24kg/h，回收布袋除尘器烟尘47.36kg/h。排放废气含尘浓度140.3mg/Nm3，达到国家允许排放标准。
Word资料.
有色金属提取冶金技术现状及发展
摘要：有色金属是国民经济发展的基础性材料，随着我国经济的快速发展，有色金属需求量日益增长，有色金属提取冶金技术也应随科技发展不断创新。本文对有色金属提取冶金技术现状及其发展趋势进行了探讨，以期为进一步优化现有的有色金属提取冶金技术提供参考。
关键词：有色金属；提取冶金技术；发展趋势
一、有色金属提取冶金技术现状
（一）火法冶金技术和湿法冶金技术
火法冶金是利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程，其技术历史悠久，是在有色金属冶金工业中，一种高效清洁的方法，适用范围广，处理效果好，常用于提取金属；火法冶金技术的工艺流程主要分为选矿、冶炼和精炼这三大步骤。火法冶金还可用于从废锌锰干电池、废镍镉电池和镍氢电池等二次电池中回收锌、镍、镉、铜等有价金属。
湿法冶金是冶金领域的重要技术手段之一。它是将矿石、经选矿富集的精矿或其他原料通过浸出剂转入液相，从而实现金属分离、富集和提取的科学技术，湿法冶金包括浸出、金属富集、溶液净化等流程。浸出是湿法冶金的重要工序。在浸出工艺中，不同的浸出剂有其独特应用。氰化浸出是提取金银的最古老方法。直接溶于水的硫酸铜等金属用水直接浸出。铜、镍、钴、锌、磷的氧化物可采用硫酸浸出，黄铜矿可采用盐酸浸出，铌、钽矿可采用氢氟酸浸出，白钨矿、铀矿可采用碳酸钠浸出，铜、镍、钴的硫化物可采用氨水浸出，铜、钴、锰等金属还可采用细菌浸出剂浸出。湿法冶金中，浸出阶段通常采用的设备有:搪玻璃反应釜、聚丙烯搅拌罐、玻璃钢搅拌罐以及内衬四氟反应釜等。净化阶段采用的主要设备有板框压滤机、离心机等。电解阶段采用的主要是电解槽。浸出工序完成后通常要对浸出液进行净化，浸出液的净化是相对的，净化分离的金属杂质可加以回收作为其他产品加工的原料。
（二）低温碱性熔炼技术
相对于传统的火法冶金，低温碱性熔炼具有低温节能、清洁高效的优势。但与此同时，该工艺有具有火法冶金的特点，近年来，随着资源的复杂化，低温碱性熔炼的优势逐渐凸显，成为一种具有广泛应用前景的技术工艺。在过去的几十年中，该技术已经广泛的应用于有色金属冶金工业的各个领域之中。
1、氧化熔炼的实际应用
氧化熔炼体系主要应用于处理金属单质或合金时，最常见的应用是针对铝灰的处理。通过碱性氧化熔炼，铝灰中的大部分铝元素可以NaAlO的形式得到回收，而铝灰中其他的杂质元素，如Mg、Ca、Si等，会留在渣中，从而实现有价元素分离回收的目的。除此之外，在处理锑、铋硫化矿时，低温碱性熔炼也发挥出了很大的优势。锑、铋性质极为相似，常规的处理方法也几乎相同。目前最常用的方法是火法熔炼，虽然处理量大，处理效果好，但烟气排放量大且难处理，操作条件恶劣。低温碱性熔炼在较低的温度下对硫化精矿进行熔炼处理，解决了传统锑、铋火法冶炼过程中能耗高、污染重的问题，同时降低了生产成本。
2、碱性还原熔炼的实际应用
碱性还原熔炼是在实际生产过程中最为常见的一种工艺，主要用以处理各种金属元素的硫化矿。有色金属矿物中，硫化矿占有很大的比重，低温碱性熔炼处理硫化矿的领域，起步较早的是铅精矿的碱性熔炼处理，常用的处理工艺是，一步碱性还原熔炼提铅，矿物中的大部分铅，以及97%以上的贵金属富集到粗铅中，而Cu、S、Sb等元素则进入碱浮渣，随后采用湿法综合回收处理。目前，处理废弃电路板的方法有火法冶金技术、湿法处理技术、生物处理技术和超临界法、等离子体法、离子液体法等新兴技术等，这些技术在不同程度上仍面临二次污染、金属回收效率、投资成本等问题，此外，这些技术主要关注了贵金属和铜的回收，而对其他金属的回收研究较少。中南大学郭学益教授，以废弃电路板经破碎分选后所得的多金属富集粉末(CME)为原料，针对原料组成和特点，提出基于碱性熔炼技术的有价金属分离提取工艺。并在热力学计算和理论分析基础上，采用三种代表性碱性氧化熔炼体系转化CME粉末中的两性金属，熔炼产物经水浸出工艺实
现可溶盐与难溶性熔炼渣的分离，碱性浸出液采用分步化学沉淀法分离提取其中的有价金属，熔炼介质回收后循环利用，浸出渣采用硫酸浸出工艺回收金属Cu，实现了CME粉末的综合利用。这是一种处理废弃电路板的高效清洁资源化提供新方法，建立了较为完整的碱性氧化熔炼体系理论，为有色金属复杂资源处理提供技术支撑。
二、有色金属提取冶金技术的发展
有色金属行业是国家“碳达峰、碳中和”的重要工业行业。近年十年以来，我国有色金属行业取得了长足发展，但其产业增幅确有所降低，其主要原因是:一方面我国经济增速的放缓导致有色金属行业市场需求降低;另一方面是我国经济由规模发展转向高质量发展，而有色金属行业存在供需的结构性矛盾，不能完全满足市场需求和未来经济发展的需要。为了适应未来国家经济转型带来的外部环境变化，高质量发展将会成为我国有色金属行业未来发展的核心主题，有色金属行业的企业将会逐步改变由低成本资源和要素投入拉动行业发展的传统模式，淘汰落后产能，推动产业技术升级，实现创新式、绿色化、智能化发展。
（一）创新式发展
我国的有色金属行业技术创新能力尚待进一步提高"为了实现有色金属行业的高质量发展，就要坚持走技术创新之路，以服务国家战略为导向，解决在精深加工、资源开发、冶炼等方面的"卡脖子"技术难题，推动提取冶金技术进步。另外，通过创新式发展，提升全要素的投入产出效率，改变以往高耗能、高成本的发展方式。有色金属行业要实现创新式发展，就要坚持以人为本，人才是创新的主体，要建立和完善人才"选用育留"的管理机制，"好钢用在刀刃上"，培养高端技术、管理人才，发挥人才智力优势，助推有色金属行业创新式发展。
（二）绿色化发展
从社会发展角度讲，我国目前的环境承载能力已经接近极限，不能再走高污染、高耗能的老路，这种"竭泽而渔"的发展模式不是长久之计。从企业发展的角度讲，高耗能和高污染的生产方式正在逐步推高企业的运营成本，不利于企业提升市场的竞争力。因此，从各方面来看，绿色化将是有色金属技术发展的必由之
路。有色金属行业要实现绿色化发展，要在政策制定、市场准入、技术创新、资金投入上做足功夫，多管齐下、协同发力才能实现良好效果。
（三）智能化发展
我国有色金属行业目前总体来看，智能化生产水平较低，冶炼和加工环节对人工操作依赖性较强，工作强度大，质量安全风险高。国外必和必拓、英美资源等国际矿业巨头都投入巨资打造智能矿山，未来有色金属行业的企业要实现高效、安全、低成本运营，提升智能化发展水平将是必由之路。从采选矿、冶炼和加工产业链的各个环节全面提升智能化水平。智能化建设不是一蹴而就的事情，有色金属企业在智能化建设当中要注重整体规划、系统建设，并推动技术变革，将智能化建设切实与企业发展深度融合。
结语
有色金属是国民经济发展的重要物质基础，经过不断发展和创新，中国有色金属产业已由发展初期的粗放式资源型产业，向技术、资金、资源集约型产业转变，对新材料，新工艺、新装备的重视程度日趋显著，已形成了环保高效、自动化的有色金属提取冶金技术。相关研究工作者应在源头工艺和装备上进行深入研究，通过优化改进冶炼工艺，推动有色金属行业绿色化、智能化发展。
参考文献：
[1]韩飞洪.有色冶金的技术现状与发展探讨[J].中国金属通报，2019(08):12-13.
[2]李仲轩.有色金属冶金与环保[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019(05):145-146.
[3]黄永，刘忠臣，贾绣敏，等.有色金属提取冶金技术现状及发展趋势分析[J].当代化工研究，2018(03):142-143.
作者简介：崔传海，1967年4月20日出生，性别：男，籍贯：辽宁省沈阳市，民族：汉族，学历：大学本科，职称：高级工程师，研究方向：钢铁冶金
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