通过碳酸钠-碳还原熔炼法处理黄铁矿-钴精矿的复杂技术开发

《Scientific Reports》：Development of complex technology for pyrite-cobalt concentrate processing by sodium carbonate-carbon reductive smelting

　　

摘要

我们开发了一种集成火法-湿法冶金技术，用于处理黄铁矿-钴精矿。该技术基于碳酸钠-碳还原冶炼工艺，随后对熔渣-冰铜进行水处理。对Fe–Ni–Co–Cu–O–S体系的热力学建模表明，在1450–1500°C的温度下，Na?CO?–C体系由于生成CO和硫固定为Na?S而形成强还原环境。研究证实，这一机制同时降低了氧和硫的活度，使硫化物体系转移到Me–O–S图中的金属稳定区域。通过实验获得了关于Ni、Co、Fe、Cu和Zn在碳酸钠还原冶炼过程中在金属合金、熔渣-冰铜及挥发相之间分布的新数据。最佳冶炼参数确定为：碳含量为7–8 wt%，Na?CO?用量占Fe、Ni和Co理论需求的130–140%（Cu为180%）。在此条件下，Fe的回收率可达96.5%，Ni为94–96%，Co为97.5–99%，Cu为93.2%。对于含Zn的硫化物矿饼，观察到选择性分离现象：Ni、Co和Fe富集在金属合金中，而Zn主要转移到粉尘中（最高可达82.3%）。所得合金（Ni约26%，Co约42%，Fe约30%，S约0.074%）形成均匀的γ-(Ni, Co, Fe)固溶体，适合作为合金钢和功能性合金的中间材料。