钴冶炼厂设计(engineering design of cobalt metallurgical plant)

以含钴矿石或其精矿为原料，经火法和湿法生产金属钴或其他钴产品的重金属冶炼厂设计。其特点是规模较小但工艺复杂

简史   19世纪以前，只有小规模钴的生产。1920年，扎伊尔和赞比亚开始大规模建厂生产钴，现在仍居世界钴生产的第一、二位。后来，前苏联和加拿大从镍矿中提取钴，摩洛哥从砷钴矿中提钴，芬兰从含钴黄铁矿中提钴。中国于20世纪50年代建厂，从钴土矿中提钴，60年代金川有色金属公司从硫化镍铜矿中提钴，同时葫芦岛锌厂从钴硫精矿中提钴，赣州钴冶炼厂从砷钴矿中回收钴。

原料   自然界中钴多与铜、镍、铁、砷等多种元素共生，一般炼钴原料有：(1)含钴铜矿、铜镍矿及其选矿富集的精矿；(2)含钴黄铁矿及其精矿；(3)砷钴矿精矿；(4)钴土矿(一种含氧化钴的红土矿)。现代世界钴产量中80％来自含钴铜矿和铜镍矿。

产品   钴产品可分为电解钴、氧化钴(含精制氧化钴)和钴盐三类，根据市场需求确定。电解钴用以炼制合金钢或有色金属合金。氧化钴粉用于粉末冶金生产，钴盐用作化工原料。

设计规模   主要根据资源情况和需求情况确定。全世界年产钴约25000t，其中扎伊尔约产10000t，除一个工厂的规模约4000～5000t外，其余一般在1000t以下。

工艺流程   所有提钴工艺流程都是将含钴原料先经火法处理，使钴富集或转化为可溶状态，再用湿法处理，过程包括浸出、净液和电解(电积)等工序(图1、图2和图3)。

从镍冶炼中间产品回收钴工艺流程见镍冶炼钻渣回收车间设计。

车间组成   钴冶炼厂一般由火法富集、浸出净液、溶液提钴等生产车间以及辅助和公用设施组成。

主要设备   火法车间有鼓风炉、电炉或沸腾焙烧炉等设备。鼓风炉和电炉与镍、铜冶炼厂的设备相同(见鼓风炉镍锍熔炼车间设计及电炉镍锍熔炼车间设计)。沸腾焙烧炉和锌冶炼厂的设备相同(见锌焙烧车间设计)。浸出净液车间一般采用常压反应釜和压滤机。按溶液的体积和反应时间确定反应釜的容积和台数。按每平方米每小时过滤的溶液量确定压滤机的面积和台数。过滤Co(OH)3时，一般为0.12m3／(m2•h)，空气搅拌槽的空气消耗量一般为0.1m3／(m2•min)。常用的萃取设备有混合澄清器、萃取塔和离心萃取器。萃取设备选型时要考虑萃取级数、处理能力、混合时间和两相的流比。萃取级数少，一般选用混合澄清器，若理论级数较多，可采用萃取塔。流通量大，通常选用离心萃取器。混合澄清器计算如下：

混合室有效容积

式中Q为料液体积，m3；α为相比，O／A；t为停留时间，min。

澄清室面积

式中Q总为料液和有机相体积之和，m3•h；SR为澄清速率，m3／(m2•h)。

溶液提钴车间，由于工艺不同，设备也不同。电解法有阳极制备电炉和电解槽等。生产精制氧化钴有沉钴槽和煅烧炉等。

主要技术经济指标   如表。