含钴转炉渣回收钴(recoveiy of cobalt from converter slag containing cobalt)

使含钴转炉渣中的钴与其他元素分离并制成钴产品的过程，为含钻铜镍矿回收钴的一种方法。含钴转炉渣通常先经过火法富集，再用湿法将其中的钴与镍、铜等金属分离，然后从净化后的钴溶液中制取金属钴或氧化钴，其原则流程如图。

含钴的硫化镍矿、铜镍硫化矿或铜矿，经浮选和火法熔炼后，镍、钴、铜富集于锍中。用转炉吹炼镍锍或铜锍时约有60％～70％的钻进入转炉渣，转炉渣通常含钴0.3％～0.7％。

原理   含钴转炉渣中的钴主要以氧化物形态分布在铁橄榄石和铁酸盐中，必须用还原剂(焦粉或煤粉)290将其还原成金属或硫化物才能得到回收。还原过程通常在电炉中进行，由于能起到降低炉渣中钴、镍、铜等有价金属含量的作用，因而又称电炉贫化。氧化钴在含钴转炉渣中以难于还原的硅酸盐、铁酸盐及尖晶石型的化合物存在，还原比较困难。但这些化合物在还原性气氛中很容易被硫化物分解，因此在通常熔炼过程中加入一定量的硫化剂作为回收相。含钴转炉渣的钴在熔炼中被还原成金属或CoS，而铁则被还原成Fe0进入炉渣。电炉贫化的主要化学反应如下：

虽然铁对氧的亲和势比镍、钴大，但由于含钴转炉渣中的铁含量高，因此被还原出来的铁仍比镍、钴多。含钴转炉渣中的钴大部分是硅酸盐，反应(5)比反应(6)更容易进行，所以随着贫化条件的不同，钴或主要呈金属相并与铁相组成合金或主要呈硫化物进入锍中。

在电炉贫化操作中，熔炼温度、还原剂用量及贫化时间等因素对钴的回收率均有很大影响。提高熔炼温度可以加快含钴转炉渣中氧化铁的还原速度，与此同时随炉渣损失的钴也将增加，贫化温度通常控制在1573～1673K。还原剂的用量直接影响到炉内的还原性气氛，是控制钴锍成分的主要因素，增加还原剂用量可以提高钴的回收率，还原剂用量通常为4％左右。

工艺   含钴转炉渣主要有含钴镍转炉渣和斡钴铜转炉渣，所用的回收钻工艺不完全相同。

含钴镍转炉渣回收钻   从低镍锍转炉吹炼产出的含钴转炉渣中回收钴有两条途径：一是使含钴转炉渣中的钴尽量多地进入高镍锍中，然后从高镍锍处理产出的含钻滤饼回收钻；二是将含钴转炉渣进行还原熔炼或还原硫化熔炼，使钴富集于钴合金或钴锍中，然后再从中回收钴。

前苏联在北方镍公司于1957年从含钴转炉渣回收钴是将液态含钴转炉渣进行二段电炉还原熔炼，获得的钴锍返回电炉熔炼，第二段电炉贫化后弃渣含钴降到0.059％～0.069％。由于含钴镍转炉渣全部进贫化电炉不返回矿热电炉，使电炉弃渣含钴降到0.03％，从原料到镍锍的钴回收率达到80％。但这种贫化工艺增加了冷的返料，电耗较高，在80年代后期又改为一段贫化，从原料到镍锍的钴回收率为60％左右。前苏联的南方镍公司将含钴转炉渣单独用转炉贫化，得到的富钴锍含钴6％左右。富钴锍送入压煮器进行加压硫酸浸出，浸出液净化后沉淀氢氧化钴，经电炉还原熔炼并水淬后得到金属钴。

中国从20世纪60年代开始研究从含钴镍转炉渣回收钴，至1990年实现了工业应用。将含钻低于0.25％的前期含钴镍转炉渣返回矿热电炉；而将含钴较高的中、后期的含钴镍转炉渣送入贫化电炉，加入适量的还原剂和硫化剂进行还原硫化熔炼。产出的钴锍可以返回转炉吹炼使钻进入高镍锍，也可以单独吹炼使钻进一步富集，然后进行湿法处理。富钴锍含钴2％～4％，用硫酸(或硫磺粉)作浸出剂在压煮器中进行加压氧化浸出。在浸出中，富钴锍中的大部分钴、镍、铜都生成可溶性硫酸盐进入溶液，而大部分铁则生成Fe₂O₃进入浸出渣。浸出的主要化学反应如下：

富钴锍在413～423K温度和1.5MPa压力下浸出4～6h，钴、镍、铜的浸出率(质量分数m/％)分别达到94～99、92～99、92～95。浸出液采用黄钠铁钒法(见黄钾铁矾法)除铁后，接着用P204萃取剂萃取除铜等杂质，然后再用P507萃取剂萃取分离钴、镍。所得的氯化钴反萃取液用草酸铵使钴生成草酸钴沉淀。草酸钴经煅烧便得到纯氧化钴粉(含钴71％～72％)。所得的硫酸镍萃余液可以送入镍电解系统生产电镍，也可以采用加压氢气还原法生产镍粉。

含钴铜转炉渣回收钴   含钴铜转炉渣一般采用选矿或电炉贫化富集。含钴铜转炉渣中的钴经选矿后富集于尾矿中。富钴尾矿经硫酸浸出、除铁、沉淀得硫化钴。含钴铜转炉渣也可采用电炉贫化进行还原硫化熔炼，使钴、铜进入铜锍。

赞比亚恩昌加联合铜矿公司(Nchanga Consolidated Copper Mines Ltd.)罗卡纳(Rokana)冶炼厂采用火法流程处理含钻3.5％～4.0％、含铜25％的铜钴精矿。在熔炼过程中有80％的钴进入铜锍，吹炼时大部分钴进入转炉渣。转炉渣主要成分(％)为：Co3.0～3.5，Cu3～4，Fe41.7，SiO₂25.2。含钴转炉渣在1773K温度下经电炉还原熔炼得到含钴14％～25％的钴合金。钻合金在348K温度下用硫酸浸出，钴生成硫酸盐进入浸出液。浸出液加压氧化除铁，溶剂萃取除铜，萃余液蒸发结晶得到硫酸钴。硫酸钻经重新溶解，除去铜、铁、锌等杂质后进行电解沉积生产电钴。