鈷-征求意見稿

UDC中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)PGB50XXX—201X鈷冶煉工廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范Codeforprocessdesignofcobaltsmelters（征求意見稿）201X—XX—XX發(fā)布201X—XX—XX實(shí)施中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)鈷冶煉工廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范CodeforprocessdesignofcobaltsmeltersGB50XXX—201X主編部門：中國有色金屬工業(yè)協(xié)會批準(zhǔn)部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部施行日期：201X年X月X日XXXX出版社201X年.北京中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)鈷冶煉工廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范GB50XXX—201XX條文說明

制定說明《鈷冶煉工廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50XXX-201X），經(jīng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部XXXX年XX月XX日以第XX號公告批準(zhǔn)發(fā)布。本規(guī)范編制工作遵循的原則：1、規(guī)范編制應(yīng)符合國家有關(guān)政策法令，執(zhí)行國家有關(guān)節(jié)能、環(huán)保、安全、衛(wèi)生等法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)；2、淘汰摒棄落后的工藝技術(shù)。對能耗高、污染嚴(yán)重的鈷冶煉工藝，不在新建鈷冶煉工程中采用。3、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，推廣先進(jìn)工藝技術(shù)和設(shè)備。規(guī)范納入了近年來國內(nèi)鈷冶煉行業(yè)相繼出現(xiàn)的在節(jié)能、環(huán)保方面卓有成效，并得到廣泛應(yīng)用的各種先進(jìn)工藝技術(shù)和設(shè)備。為了方便廣大設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、科研、學(xué)校等單位有關(guān)人員在使用本規(guī)范時(shí)能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《鈷冶煉工廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》編制組按章、節(jié)、條順序編制了本規(guī)范的條文說明，對條文規(guī)定的目的，依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了說明。但是，本條文說明不具備與規(guī)范正文同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握規(guī)范規(guī)定的參考。

目次1總則 312術(shù)語 323原料、輔助原料、燃料 333.1原料 333.3燃料 344物料的貯存與準(zhǔn)備 354.1物料的貯存 354.2物料的準(zhǔn)備 355鈷冶煉工藝 365.2火法冶煉 365.3浸出 365.4溶液凈化 365.5鈷產(chǎn)品制備 375.6廢液處理 386冶金計(jì)算 396.1一般規(guī)定 397主要設(shè)備選擇 407.2磨礦及霧化設(shè)備 407.3火法設(shè)備 407.4浸出設(shè)備 407.5萃取設(shè)備 407.6鈷產(chǎn)品制備設(shè)備 407.7廢液處理設(shè)備 418總平面和車間配置 428.3電爐車間 428.4浸出、凈化及固液分離 428.5萃取 428.6鈷產(chǎn)品制備 4210有價(jià)金屬回收 441總則1.0.1隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)程和長期的生產(chǎn)實(shí)踐，鈷冶煉工業(yè)，無論是生產(chǎn)規(guī)模，還是冶煉技術(shù)水平，都有了快速的進(jìn)步。尤其近年來隨著國外鈷原料的大量引進(jìn)，我國鈷冶煉企業(yè)增長迅速，而生產(chǎn)規(guī)模、裝備水平和工藝指標(biāo)參差不齊。為能更好地指導(dǎo)鈷冶煉工藝設(shè)計(jì)，特制定本規(guī)范。1.0.5設(shè)計(jì)中所選用的新工藝和新裝備應(yīng)具有省、部級科學(xué)技術(shù)鑒定報(bào)告書。

2術(shù)語為統(tǒng)一鈷冶煉行業(yè)基本術(shù)語，實(shí)現(xiàn)專業(yè)術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)化，以利于國內(nèi)外技術(shù)交流。本章從本規(guī)范中選取了鈷冶煉行業(yè)的常用術(shù)語13個(gè)，并加上英文名詞。術(shù)語的釋義主要參照原中國有色金屬總公司批準(zhǔn)的《重有色金屬冶煉術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》YSJ020-93，并補(bǔ)充實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用術(shù)語。2.0.7硫酸化焙燒是處理鈷硫精礦的常用方法，其目的是使精礦脫硫，在產(chǎn)出含SO2煙氣的同時(shí)，控制適當(dāng)?shù)臈l件，使鈷、銅等有色金屬硫化物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的硫酸鹽,焙燒溫度的一般控制在600-700℃2.0.11磁性異物(MI)Magneticimpurity電池材料中具有磁性的金屬雜質(zhì)（MI），包含F(xiàn)e、Ni、Zn、Cr四種金屬，這類具有磁性的雜質(zhì)對電池安全性帶來很大隱患，所以鋰離子電池材料行業(yè)對上下游的鈷產(chǎn)品中的磁性異物含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般要求其含量小于200ppb。

3原料、輔助原料、燃料3.1原料3.1.1~3.1.6原料質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，宜采用高品級，以確保主金屬品位，限制有害成分鉛、砷、鎘、汞的含量，以利于冶煉工藝過程的順利運(yùn)行，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。表1碳酸鈷化學(xué)成分（%）元素CoNiCuFePb化學(xué)成分≥15.00.12～0.131.75～2.653.2～4.30.01～0.02元素ZnCaMgMnS化學(xué)成分0.4～0.82.3～8.23.3～4.03.3～5.20.2～1.2表2氫氧化鈷化學(xué)成分（%）元素CoNiCuFePb化學(xué)成分20～380.1～0.150.3～2.21.2～5.00.02～0.03元素ZnCaMgMnS化學(xué)成分0.2～1.60.3～6.00.3～6.53.0～5.53.0～5.0表3氧化鈷礦化學(xué)成分（%）元素CoNiCuFePbZn化學(xué)成分5～120.05～0.255～202.5～8.50.01～0.10.02～0.12元素CaMgMnSSiO2化學(xué)成分0.2～1.81.7～5.20.4～1.50.4～1.724～55表4銅鈷锍化學(xué)成分（%）元素CoCuNiFeS化學(xué)成分≥1.0≥2≥2≥1220～253.1.7含鈷合金種類較多，本規(guī)范中以銅鈷合金為代表，其它含鈷合金處理方法可借鑒銅鈷合金。銅鈷合金主要為含銅、鈷、鐵等多元素合金，一般含鈷、銅及鐵之和范圍為90％~95%，為黑色或棕黑色球狀顆粒。白合金含銅量相對較低，除去合金表面氧化層后略顯白色；紅合金含銅大于50%，除去合金表面氧化層后略顯紅色。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，合金粒度大于5mm，部分合金磨細(xì)較難。3.3燃料3.3.2粉煤為自行生產(chǎn)，主要應(yīng)控制粉煤含水率和粒度。粉煤含水（包括煤中所含的結(jié)晶水）超過4物料的貯存與準(zhǔn)備4.1物料的貯存4.1.1物料的合理貯存時(shí)間，涉及到工廠工作制度和檢修制度的相互銜接，以及運(yùn)輸條件和運(yùn)輸距離等諸多因素。本條所規(guī)定的貯存時(shí)間，系各冶煉廠多年生產(chǎn)實(shí)踐所采用。但在市場經(jīng)濟(jì)條件下，為了節(jié)省投資，減少企業(yè)資金積壓，降低成本，可根據(jù)實(shí)際條件，確定短而可行的物料貯存時(shí)間。物料主要為進(jìn)口精礦，精礦倉倉容不應(yīng)小于輪船一次運(yùn)輸?shù)木V量。項(xiàng)目建設(shè)地若存在長時(shí)間雨季或雪季，交通可能不暢或不適合物料的公路運(yùn)輸，礦倉儲量應(yīng)增大至以滿足正常生產(chǎn)的需要。4.1.3袋裝物料碼垛層數(shù)應(yīng)考慮過高時(shí)存在安全隱患，不宜過高堆存。4.1.4原料凍結(jié)程度與其含水量有關(guān)。當(dāng)原料含水量大于9%，氣溫低于-15℃4.1.6不同類型、不同批次的再生鈷物料成分及性質(zhì)差異會導(dǎo)致冶煉工藝存在一定差異，宜分區(qū)存放、取用。4.1.7化學(xué)品中有危險(xiǎn)品（易燃、易爆、劇毒），應(yīng)按照現(xiàn)行國家有關(guān)安全管理規(guī)范或條例的規(guī)定設(shè)置專用化學(xué)藥品庫。易制毒品要設(shè)置專門的易制毒品庫。4.2物料的準(zhǔn)備4.2.1氧化鈷礦、鈷硫精礦的混料根據(jù)建設(shè)規(guī)模的大小和包裝的不同，宜采用不同方式混料。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模較大時(shí)，可先采用抓斗起重機(jī)預(yù)混料（堆式配料）；當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模不大且原料為袋裝時(shí)，可采用定量拆袋實(shí)現(xiàn)混料。4.2.4再生鈷物料經(jīng)拆解、破碎、篩分等處理后，制成粒度小于1mm的粉狀物料，可直接漿化

5鈷冶煉工藝5.2火法冶煉5.2.21焙燒主要設(shè)備有焙燒爐和回轉(zhuǎn)窯。由于回轉(zhuǎn)窯環(huán)保差、效率低等因素，目前使用較少，一般采用焙燒爐。焙燒爐有直筒型、矩形和上部擴(kuò)大型三種，其中上部擴(kuò)大型焙燒爐能有效降低煙塵率。4出爐焙砂的溫度在滿足設(shè)備運(yùn)輸?shù)臈l件下盡可能高，以利于焙砂余熱在后續(xù)工藝中的綜合利用。5.3浸出5.3.2氧壓浸出3氧壓浸出閃蒸排氣含有酸霧及顆粒物，所排氣（汽）體不能滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB25467等對大氣污染物排放濃度限值的最低要求，所以設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮閃蒸尾氣洗滌措施。5.4溶液凈化5.4.1工業(yè)上常用的凈化除鐵法有黃鈉鐵礬法、針鐵礦法、氧化中和水解法和赤鐵礦法。鈷浸出液采用氧化中和水解法除鐵，鐵渣過濾難度大，鈷損失大，鐵渣含Co約1.5%～2%。采用黃鈉鐵礬法，鐵渣過濾、洗滌性能較好，鈷損失較小，鐵渣含Co可降至0.5%以下。除鐵pH一般為1.7～1.9，終點(diǎn)pH為2.0～2.5，溶液中鐵小于0.5g/L；如生產(chǎn)氧化鈷，除鐵終點(diǎn)pH為3.0～3.5，溶液中鐵小于0.05g/L；如生產(chǎn)電積鈷，除鐵終點(diǎn)pH為4.0～4.5，溶液中鐵小于0.001g/L。針鐵礦法除鐵需先將溶液中Fe3+還原成Fe2+，然后中和到pH為3～5，再將Fe2+氧化得到針鐵礦FeOOH。在操作溫度85℃，終點(diǎn)pH=3.0-3.5，反應(yīng)2h，除鐵后液中含鐵可達(dá)0.01g／L。赤鐵礦法除鐵需在壓力釜中180℃以上、1800kPa條件下進(jìn)行，可采用氧氣或空氣作氧化劑。鐵渣含鐵一般大于50%，為使該鐵渣達(dá)到綜合利用的目的，應(yīng)控制鐵渣含硫、銅等量，一般要求含硫≤2%。5.4.3采用萃取法除錳、銅、鋅、鋁、鐵等時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定：2采用P204除雜時(shí)，銅、錳易同時(shí)反萃，鋅、鋁易同時(shí)反萃，鐵單獨(dú)使用鹽酸反萃。5.4.4各鈷冶煉企業(yè)可根據(jù)富鈷5.5鈷產(chǎn)品制備5.5.1國內(nèi)某企業(yè)電池級四氧化三鈷的理化指標(biāo)見表5。表5電池級四氧化三鈷的理化指標(biāo)項(xiàng)目型號小粒徑中粒徑大粒徑Co（%）72.5~73.572.5~73.572.5~73.5Ni（%）≤0.005≤0.002≤0.002Fe（%）≤0.005≤0.002≤0.002Cu（%）≤0.002≤0.002≤0.002Mn（%）≤0.005≤0.002≤0.002Zn（%）≤0.005≤0.002≤0.002Ca（%）≤0.005≤0.005≤0.005Mg（%）≤0.005≤0.002≤0.002Al（%）≤0.005≤0.002≤0.002Na（%）≤0.025≤0.005≤0.005Pb（%）≤0.001≤0.005≤0.001Cd（%）≤0.005/≤0.005Cr（%）/≤0.002/K（%）≤0.002≤0.002≤0.002S（%）/≤0.035≤0.008Si（%）≤0.008≤0.010≤0.008C（%）≤0.030/≤0.030H2O（%）≤0.10≤0.10≤0.100MI（μg/kg）≤200≤200≤200D10(μm)≥2.504.00~6.00≥10.00D50(μm)4.00~6.007.50±1.0017.50±2.50D90(μm)≤10.00≤14.00≤32.00D100(μm)≤20.00≤25.00≤45.00QD//≤0.30振實(shí)密度TD（g/cm3）≥2.202.00~2.502.00~2.80SBET（m2/g）0.50~2.502.00~5.002.00~6.005.5.2國內(nèi)某企業(yè)碳酸鈷產(chǎn)品理化指標(biāo)見表表6碳酸鈷的理化指標(biāo)項(xiàng)目型號<6μm≥6μmCo（%）46.0~46.6≥46.0Ni（%）≤0.002≤0.002Fe（%）≤0.001≤0.001Cu（%）≤0.001≤0.001Mn（%）≤0.002≤0.002Zn（%）≤0.001≤0.001Ca（%）≤0.003≤0.003Mg（%）≤0.002≤0.002Na（%）≤0.004≤0.004Pb（%）≤0.001≤0.001Si（%）≤0.005≤0.005Cl（%）≤0.02≤0.02H2O（%）≤3.0≤3.0D50(μm)0.5~1.57.0~9.0QD//松裝密度（g/cm3）≤0.5≥1.05.5.3草酸鈷產(chǎn)品制備主要分二步，首先是利用草酸溶液和液氨制備合格的草酸銨溶液，然后在氯化鈷溶液中加入草酸銨溶液沉淀得到草酸鈷，經(jīng)過濾、洗滌得到合格草酸鈷。為確保草酸鈷產(chǎn)品中鈣、鎂符合要求，常采用兩次沉鈷，一次沉鈷得到合格的草酸鈷產(chǎn)品，一次母液進(jìn)入二次沉鈷，可保證鈷的回收率，二次沉鈷返回率6%。5.6廢液處理5.6.1現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978及《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB25467并沒有特別指出鈉離子的排放指標(biāo)，但是許多地區(qū)、工業(yè)園區(qū)環(huán)保要求較高，對排放指標(biāo)要求較嚴(yán)，對排放廢水含鈉總鹽量有所限制，這就要求含鈉廢液在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)采取脫鹽措施，以滿足允許排放或回用指標(biāo)。6冶金計(jì)算6.1一般規(guī)定6.1.4對工藝設(shè)計(jì)中冶金計(jì)算做出了基本規(guī)定，這是國際上通行規(guī)則，也是環(huán)保部門的要求。從而保證了冶煉過程得以順利進(jìn)行，為冶金原料中的有價(jià)金屬的綜合利用提供了基本條件，對冶煉過程中原料所帶的有害元素走向有了分配，對有害元素的防治和控制提供了基礎(chǔ)條件。

7主要設(shè)備選擇7.2磨礦及霧化設(shè)備7.2.2常采用中頻感應(yīng)電爐將塊狀合金熔化，再通過30MPa左右的高壓水將熔體打散成-80目>95%的粉末。7.3火法設(shè)備7.3.2床能率是確定焙燒爐規(guī)格尺寸的重要參數(shù)，實(shí)踐中床能率一般為5t/d·m2~7t/d·m2，有時(shí)可通過采用富氧空氣增加到9t/d·m2。7.4浸出設(shè)備7.4.12含鈷合金、再生鈷物料浸出時(shí)應(yīng)控制反應(yīng)速度，避免出現(xiàn)冒槽現(xiàn)象。浸出過程中有氫氣產(chǎn)生，應(yīng)加強(qiáng)浸出槽和操作場所通風(fēng)，避免氫氣集聚引起爆炸，相關(guān)設(shè)備應(yīng)選擇防爆型電機(jī)。7.4.31濃密工序宜根據(jù)物料性質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)選取高效濃密機(jī)，選型參數(shù)以試驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)。當(dāng)無試驗(yàn)報(bào)告時(shí)，宜參考傳統(tǒng)濃密機(jī)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選型，傳統(tǒng)濃密機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表n。表n傳統(tǒng)濃密機(jī)主要技術(shù)參數(shù)工序上清液產(chǎn)率，m3/(m2·d)底流濃度，%浸出5~835~50除鐵4~630~457.5萃取設(shè)備7.5.1萃取設(shè)備可采用混合－澄清式萃取箱、離心萃取機(jī)、萃取塔等?；旌?澄清式萃取箱在鈷冶煉生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛且效果良好，其具有處理能力大、分離效果好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。7.6鈷產(chǎn)品制備設(shè)備7.6.2大粒徑碳酸鈷宜選用離心機(jī)，脫水快，洗滌效果好。小粒徑碳酸鈷采用離心機(jī)脫水困難，容易穿濾，宜選壓濾機(jī)或帶濾機(jī)?？筛鶕?jù)需要配陳化槽，陳化槽7.7廢液處理設(shè)備7