一、镍矿镍矿陕西煎茶岭镍矿中镍和钴的石用赋存状态分析
此项工作是配合地质研究工作进行的。煎茶岭镍矿有两种矿石类型，途红一种产于滑镁岩，中分另一种产于蛇纹岩。离镍在采样设计中对每种矿石类型采样两个。和钴查明镍和钴在各种矿物中的镍矿镍矿赋存状态和含量，为矿石的石用综合利用提供重要资料。
（一）岩石组成调查
根据岩矿鉴定资料，途红该矿床的中分矿物组成如下：
硫化物：主要的有磁黄铁矿、黄铁矿、离镍镍黄铁矿，和钴次要的镍矿镍矿有针镍矿、辉镍矿、石用黄铜矿和紫硫镍铁矿。途红除黄铜矿外，均可含有镍和钴。
氧化物：主要有磁铁矿，次要的有铬尖晶石和褐铁矿。前两种矿物可含有镍和钴。
碳酸盐：主要的有菱镁矿、菱铁矿，次要的有白云石、方解石。镍、钴可置换铁、镁存在有关矿物中。
硅酸盐：主要的有滑石、蛇纹石，次要的有透闪石、绿泥石和金云母等。镍、钴可置换镁、铁而存在。
用作研究的矿石大致有三种类型。一是以滑镁岩为主，两个样。二是以蛇纹岩为主，一个样。三是块状富矿，一个样。
（二）矿样全分析
根据存在的矿物及其化学组成，做矿样全分析，结果列于表3.37。
表3.37矿样全分析结果（wB/%）
注：在计算全量时，把Fe质量分数/%按后面矿物量/%换算成矿物计量。
（三）矿物组成分析
根据镍、钴赋存状态分析的需要，有九种矿物需要测定其矿物量。它们是黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿或针镍矿、磁铁矿、铬尖晶石、滑石或蛇纹石和镁菱铁矿。下面将分别叙述这些矿物量的测定方法。
（1）黄铁矿。按第一章元素化学物相分析方法测定黄铁矿状态的Fe，然后按组成FeS2计算黄铁矿的矿物量。
（2）磁黄铁矿和镍黄铁矿或针镍矿。由于磁黄铁矿包裹镍矿物紧密共生，两者矿物量的测定只能采用特殊方法。即采用选择浸取与解联立方程式计算的方法。称取试样0.2g，置干烧杯中，加入30mL甲醇、2mL溴，电磁搅拌30min以选择浸取磁黄铁矿和镍黄铁矿或针镍矿，用永久磁钢吸住杯底磁铁矿，用滤纸过滤非磁性部分，滤液中测定Fe，为磁黄铁矿和镍黄铁矿或针镍矿两种矿物的含Fe量之和，由于这两种矿物的化学式中Fe：S均为1：1，且Fe与Ni的原子量相近，因此，可从Fe的含量算得这种矿物的矿物量之和。另外，这两种矿物的含Ni量不同，又可列出一个Ni平衡的方程式。现以4201号矿样为列，设磁黄铁矿的矿物量为x，镍黄铁矿的矿物量为y，并已知样品含Ni为3.90%，磁黄铁矿单矿物含Ni为0.86%，镍黄铁矿单矿物含Ni为36%，按前述用溴⁃甲醇处理测得Fe计算成FeS的量为66.3%，可列联立方程式如下：
0.009x+0.36y=3.90
x+y=66.3
可解得
x=56.9%，y=9.4%。
（3）磁铁矿。在用溴⁃甲醇处理后残渣中的磁性部分，洗净后测定Fe，可算得磁铁矿矿物量。
（4）铬尖晶石。根据Cr2O3含量，按其单矿物组成可算得铬尖晶石矿物量。
（5）滑石。该矿床的矿石中硅酸盐矿物主要为滑石和蛇纹岩。蛇纹石易溶于稀酸，滑石难溶，在用HCl（5+95）处理后的残渣中测定SiO2，即可求得滑石矿物量。
（6）铁菱镁矿。按方解石族碳酸盐矿的化学物相分析，可根据铁菱镁矿的组成求得矿物量。
四个研究样品的各种矿物量结果列于表3.38。
表3.38矿物组成分析结果（wB/%）
①针镍矿非单镍一矿物。
（四）矿物的分离和富集
原矿样中各种矿物大都较贫，为便于选取单矿物，用选矿手段先进行富集，矿样经磨矿后用浮选法将硫化物和氧化物等矿物分开，在浮选精矿中，用磁选分成两部分。磁性部分主要是磁黄铁矿，非磁性部分主要为黄铁矿。浮选的尾矿部分也用磁选分成两部分，磁性部分主要是磁铁矿，非磁性部分则为脉石，在滑镁岩矿样中，脉石主要为菱镁矿和滑石，在蛇纹岩矿样中，脉石主要为蛇纹石。富集矿物的分选流程如图3.16。
图3.16分选流程简图
经选矿手段分选富集后，磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿等经检查，相应矿物已富集到80%以上。
（五）镍钴在各种矿物中的存在形式
根据类质同象元素置换规律，在硫化物矿物中，Ni2+和Co2+通常可置换Fe2+而呈类质同象状态存在。因此，研究Ni2+、Co2+在硫化矿物中的存在形式时，均测定Ni、Co、Fe和S。在氧化物和硅酸盐矿物中，则重点注意Ni2+和Co2+同Fe2+和Mg2+的置换关系。下面逐个介绍研究方法和所得结果。
（1）黄铁矿。取分选富集的黄铁矿，用HCl（1+1）加少许NH4F，按固液比（g/mL）为1/50～1/100，加热微沸约1h，以溶去磁黄铁矿、磁铁矿和硅酸盐等，然后用水倾洗数次，残渣在水浴上烘干，再用溴⁃甲醇（1+10）按固液比1/50～1/60在室温搅拌处理30min，以溶去镍黄铁矿、针镍矿等。再用甲醇倾洗2～3次，残渣在水浴上烘干，按常法分别测定铁、镍、钴和硫，结果列于表3.39。
表3.39黄铁矿单矿物分析结果（wB/%）
为了辨别镍和钴在黄铁矿中的赋存状态，取上述化学处理提取的单矿物作控制溶解分析：取样约0.5g，用20mL HNO3（5+95）在沸水浴上加热处理15min，取下倾出清液，蒸干，转为HCl介质，分液测定镍、钴和铁。残渣再用20mL HNO3（5+95）同上处理，逐次累计，以单矿物中镍、钴和铁的含量为基础计算得溶解率，然后以镍钴溶解率对铁溶解率作图。结果如图3.17和图3.18。
图3.17黄铁矿中镍、钴和铁的控制溶解曲线
图3.18黄铁矿中镍、钴和铁的控制溶解曲线
从图可见，四个黄铁矿试样，其斜率均等于1，说明此镍和钴均以类质同象状态存在于黄铁矿中。
对3803B试样作了钴的多点微量分析，称样400～910μg，用5⁃Cl⁃PADAB分光光度法测定钴，所得结果绘图，见图3.19。
从图3.19可见，20次测定结果含钴平均值为0.33%，与原分析结果含钴0.32%颇为接近，说明取样点数已有代表性，多点含钴连线与平均含量波动很小，说明钴在黄铁矿中是以类质同象状态存在。
图3.19黄铁矿中钴的多点微量分析
（2）磁黄铁矿。在滑镁岩中所采试样，经分选富集后，所获的磁黄铁矿量很少，甚至无法取得足够量的试样进行下一步工作。
在蛇纹岩中所采试样，由于磁黄铁矿和镍黄铁矿的共生关系甚为密切，常常有磁黄铁矿包裹镍黄铁矿的情况，因此，要提取足够纯度的磁黄铁矿较为困难。在稀盐酸中黄铁矿和镍黄铁矿很难溶，因此需要采取如下方法：先提取得到较纯硫化物，然后，用稀盐酸选择溶解磁黄铁矿，测定转溶液中铁、镍和钴，并测定不溶残渣中的含硫量，间接算得被溶解的硫计算得磁黄铁矿的组成。
较纯硫化物按下述方法提取：取分选富集的磁黄铁矿，用HF加数滴H2SO4在水浴上处理1h，以溶去硅酸盐和磁铁矿等不溶残渣，用水倾洗5～6次，最后在水浴上烘干。测定其铁、镍、钴和硫的含量以检查硫化物纯度，要求四项结果总和应为（100±1）%为度。如纯度不够则应继续用HF等处理之。
以编号4201号样为例，经提纯的硫化物中含铁52.80%、镍3.50%、钴0.112%、硫43.25%，四项合计为99.56%。
然后称取此样多份，每份0.1g，加入50mL HCl（1+23），在沸水浴上处理不同时间，控制溶下的量，倾出清液转为HCl介质后分液测得铁、镍和钴，残留试样测定硫的含量，根据总硫量，算出被溶解的硫量。测得结果列于表3.40。
从表3.36数据还可计算得出，每次测定溶下的铁、镍之比值均落在72.0～72.5之间，这说明镍在磁黄铁矿中是呈类质同象状态存在。
按相同的工作方法求得4003样的磁黄铁矿组成列于表3.41。
3803B和3803A两样因磁黄铁矿量甚少未做试验。
（3）镍黄铁矿和针镍矿。镍的主要矿物在滑镁岩中与黄铁矿共生关系比较密切，在蛇纹岩中则与磁黄铁矿的共生关系很密切。因此，提取镍矿物，前两样取自磁黄铁矿，后两样取自磁黄铁矿。
从黄铁矿中提取镍矿物按下述方法进行：取分选富集的黄铁矿按固液比为1/50用HCl（1+5）并加少量NH4F加热煮沸约1h，倾去溶液，残渣再按固液比1/25用HCl（1+5）重复处理一次，用水倾洗4～5次，残留样在水浴上烘干，再用20～30mL氯仿温热溶解可能存在的游离硫，冷却至室温，倾去氯仿层，并用甲醇倾洗两次，残留样在水浴上烘干，测定试样中铁、镍、钴和硫的含量，四项结果的总和应为（100±1）%，此样品中只有黄铁矿、镍黄铁矿和针镍矿。
表3.40 4201号磁黄铁矿组成测算表
注：①测得值系指实测结果；②相应值系指以各项测得值之和为100%时计算得各项的百分数；③原子数，系指以相应值除以各自的原子量的值。
表3.41磁黄铁矿单矿物分析结果（wB/%）
从磁黄铁矿中提取镍矿物，也是先用HCl（1+5）处理，但固液比为1/100，反复处理2～3次直至溶下的铁很少，然后用水倾洗数次，残样在水浴上烘干，用20～30mL氯仿微热以溶去析出的硫，冷至室温后，倾去氯仿，并再用氯仿洗1～2次，再烘干，转残留样入铂皿，用10～20mL HF，加数滴H2SO4在沸水浴上处理约30min，以溶去残存的硅酸盐和磁铁矿等，然后用水倾洗5～6次，残留样即为镍黄铁矿（包括针镍矿）和黄铁矿，同上测定铁、镍、钴和硫，要求四项之和为（100±1）%。
对所提取的试样，曾试图用高频介电分离黄铁矿和镍黄铁矿，所得结果不太令人满意。故采用控制溶解分析手段测定。按下述进行：取样2～3g（对1、2号样）或0.1～1g（对3号样），每次用20mL溴⁃甲醇（1+10）在电磁搅拌器上搅拌浸取镍矿物，第一次4～5min，第二次7～8min，第三次10～12min，第四次14～16min。倾取清液，必要时离心分离之。清液中加2g KClO3、8～10mL HNO3，加热蒸发至干。用HCl驱除HNO3，每次加2～3mL，反复三次，最后加入5mL HCl（1+1）以溶解残渣。转入100mL容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，分液50mL，以硫酸钡重量法测定硫，另分液以分光光度法测定铁、镍和钴，分次测定结果及计算数据列于表3.42和表3.43。
表3.42 3803A样镍矿物组成测算表
注：数据说明同表3.40。
表3.43 4201号镍黄铁矿组成测算表
注：数据说明同表3.40。
3803B样和4003号样的实验方法同此两样，详细实验数据从略，四个样的镍矿物的化学分析结果列于表3.44。
表3.44镍矿物组成测定表（wB/%）
（4）磁铁矿。取分选富集的磁铁矿部分用HNO3（加数滴HF）在沸水溶上处理溶去硅酸盐和硫化物，残留样主要为磁铁矿和铬尖晶石，由于铬尖晶石常常被磁铁矿包裹，因此不可能提取很纯的磁铁矿，故利用铬尖晶石不溶于HCl，测定HCl溶解的全铁和亚铁，求得磁铁矿，并在同一溶液中测定镍和钴，再换算成以磁铁矿（Fe3O4）为基准的镍、钴含量，结果列于表3.45。
表3.45磁铁矿含镍、钴情况（wB/%）
3803B样，含镍较高。分查清铬在磁铁矿中的存在形式，做了控制溶解分析。方法系称取磁铁矿单矿物多份，每份约100mg，用HCl加热使不等量地溶解，滤入100mL容量瓶中，用水稀至刻度，摇匀，分液分别测定铁和镍，两者溶解率的关系如图3.20。
图3.20磁铁矿中镍和铁的控制溶解曲线
从图可见，该镍呈类质同象存在于磁铁矿中。另外三个样因含镍较低未作试验。
（5）铬尖晶石。取分选富集的磁铁矿部分，先用HCl溶去磁铁矿等，继用HF加HNO3溶去硅酸盐和硫化物，然后用水洗净残留样，即为铬尖晶石。曾对38A样铬尖晶石的主元素进行分析，结果列于表3.46。
（6）脉石中主要组成的测定。根据地质研究的要求，对3803B、3803A样滑镁岩（滑石和菱镁矿）做了矿物组成和含镍、钴量的试验。
分选富集的脉石部分（据岩矿鉴定估计，滑石和菱镁矿约各占一半），用溴⁃甲醇（1+9）以固液比1/10在电磁搅拌器上处理30min，用水倾洗干净，残留样在水浴上烘干，对主要元素的分析结果列于表3.47。
表3.46 3803A样铬尖晶石组成情况
表3.47脉石主要元素分析结果（wB/%）
另外，按第一章方解石族碳酸盐矿化学物相分析测定碳酸盐矿物的组成，考虑到试样中没有方解石，只做了B和C两个条件，实验时，称样250mg，测得数据经标准化处理后列于表3.48。
表3.48碳酸盐矿物组成测定数据
从结果可见，在扣除白云石相应的镁后，3803B样，B项之MMg/MFe2+=4.33，C项之MMg/MFe2+=4.28，而C项MMg/B项MMg=1.39，C项MFe2+/B项MFe2+=1.41。同样3803A样B项之MMg/MFe2+=2.85，C项之MMg/MFe2+=2.91，而C项MMg/B项MMg=1.36，C项MFe2+/B项MFe2+=1.34。因此，该两样中铁和镁主要呈铁菱镁矿状态存在，在组成（Mg，Fe）CO3中，Mg与Fe的原子比，3803B样为4.30，3803A样为2.88。若以质量分数计，在3803B样的铁菱镁矿中含MgO 36.30%、FeO 15.00%，3803 A样MgO 32.40%、FeO 20.00%。这里计算得的是铁菱镁矿单矿物的一般组成，实际上尚可能存在少量的置换Mg2+和Fe2+的Ni2+和Co2+。
根据铁菱镁矿与滑石组成间的差别，前者特点是有CO2，而后者则有SiO2（滑石组成为3MgO·4SiO2·H2O，理论值含量MgO 31.7%，SiO263.5%，H2O 4.8%，通常有少量的Al2O3和有少量的MgO被FeO和NiO置换）。同时根据在HCl（5+95）中沸水浴上加热1h，铁菱镁矿能定量溶解而滑石溶解小于5%的特点，设计了脉石中这两种矿物含镍量的试验，在HCl（5+95）溶解相和全溶条件下测定铁、镍、镁和二氧化硅的结果已从表3.47和表3.48算得，为便于计算应用，结果整理列于表3.49。
表3.49脉石中镍分配试验数据（wB/%）
设：滑石含镍量为x%，铁菱镁矿含镍为y%。
而滑石的矿物量为
铁菱镁矿的矿物量
相态分析与地质找矿
相态分析与地质找矿
因此，对3803B样，根据在HCl（5+95）溶解条件下及全溶条件下两组滑石中Ni与铁菱镁矿中Ni之和，可列成联立方程式：
相态分析与地质找矿
相态分析与地质找矿
解出此联立方程式，即可求得3803 B样中滑石单矿物含Ni为0.56%，铁菱镁矿单矿物含Ni为0.055%。
同样可计算得3803A样中滑石单矿物含Ni为0.19%，铁菱镁矿单矿物含Ni为0.023%。
（六）镍和钴的赋存状态分析结果
综合矿物组成分析和镍、钴在各种矿物中的存在形式，单矿物化学组成测定等研究数据表明，除镍黄铁矿针镍矿中的镍和钴是呈独立矿物状态存在外，在其他矿物中镍和钴均呈类质同象置换Fe2+、Mg2+状态存在。四个研究样品中镍和钴的赋存状态分析结果列于表3.50～表3.53。
表3.50滑镁岩（编号3803A）
表3.51滑镁岩（编号3803A）
表3.52蛇纹岩（编号4003）
表3.53块状富矿（编号4201）
注：①表3.50和表3.51中镍矿物系镍黄铁矿和针镍矿，因量太少，不易再细分；②矿物量一项，表3.52和表3.53中脉石系指除上述矿物外之总和，主要是蛇纹石。
（七）平衡验算
为了检查整个实验结果的可靠性，以测得单矿物的矿物量乘以该单矿物中各元素的含量加权计算，∑A矿物的矿物量×A矿物中各元素的含量，与原样中测得结果进行验算，结果列于表3.54。
表3.54按矿物组成和矿物量的元素验算表（wB/%）
（八）结论
用以化学物相分析为基础的赋存状态分析方法研究了煎茶岭镍矿中镍和钴的赋存状态。
在滑镁岩镍矿石中，镍的独立矿物有针镍矿（包含有部分镍黄铁矿），其组成含铁7%～9%、含镍59%～61%、含钴约0.1%、含硫31%～33%，磁黄铁矿很少，黄铁矿中以类质同象存在的镍为0.2%～0.5%，钴的含量很低，仅为0.00 n%，滑石含镍0.2%～0.6%，铁菱镁矿含镍0.02%～0.06%，铬铁矿含镍为0.0 n%，这几种矿物含钴均在0.00 n%以下。
蛇纹岩镍矿石和块状富矿中，镍的独立矿物有镍黄铁矿，其组成含铁28%～29%，含镍33%～36%，含钴1%～4%，含硫34%～36%，磁黄铁矿中以类质同象存在的镍为0.7%～0.9%，钴为0.02%以下，黄铁矿中以类质同象存在的镍为0.1%～0.2%，钴为0.5%～1.2%，磁铁矿含镍约0.04%，含钴则在0.00 n以下。
二、菲律宾红土镍矿物质组成及镍、铬、铁工艺性能研究
一、内容概述
项目分析了该红土镍矿的物质组成。原矿样的组成粒度偏细，粒度分布以分布于0.075 mm以下或0.04 mm以下为主。镍的矿物以硅酸盐矿物、氧化物矿物为主。菲律宾红土镍矿为基性、超基性岩经过蛇纹石化蚀变，长期风化淋积而成的硅酸镍矿床。矿物成分复杂、粒度细微、结晶差、混杂现象严重，并且已碎，物质组成研究难度大。工艺矿物学查明了镍矿物有镍蛇纹石（又称硅镁镍矿）、镍钴土矿、（含钴的）镍锰矿、镍黄铁矿；含镍矿物有蛇纹石、绿泥石、褐铁矿、伊丁石等。
铁在红土中以褐铁矿形式出现，为风化超基性岩，在红土风化作用下，橄榄石、辉石等富含低价铁的矿物在氧化带中氧化分解，低价铁转变为高价铁，高价铁矿物的溶解度很小，在氧化带中较稳定，因而残留在地表，使得上层矿石中含铁50%以上。同时，矿体内因残留有原母岩超基性岩的副产物（？）铬铁矿、铬尖晶石、钛铁矿等以及风化作用形成的硅酸镍矿、含钴的硬锰矿等，使得矿石成为很特别的富含铁、锰、镍、钴等的“天然合金铁矿石”，可直接用于冶炼优质合金钢。
通过对矿石工艺性能的研究，采用重、磁联合法，对铬铁矿的富集分离效果较好，可获得含Cr2O3为33.18%的铬精矿产品和含Ni为1.96%、Cr2O3降到0.65%的镍矿石产品。在常压100℃、50%浓度的硫酸浸出时间为1～2 h下，对Ni、Co的浸出率较高。除酸浸法（湿法）回收镍、钴外，低镍铁法（火法）回收镍、钴、铁的回收率也高，且工艺简单，成本较低；经还原焙烧后破碎、磨矿、磁选，可得到低镍铁合金精矿，有价金属回收率为Ni 99%、Fe 92%、Co 97%。
二、应用范围及应用实例
本项技术通过工艺矿物学研究方法，对镍、铬、铁的状态和矿石利用的工艺性能进行了详细的测试和试验，在指导生产和选矿科研的需求上，将起到一定的参考作用。
三、资料来源
中国地质科学院矿产综合利用研究所.重要科技成果（2000～2011年度）
三、任务钴矿石分析方法的选择
任务描述
自然界已知含钴矿物有100多种，但具有工业价值的矿物仅十余种。钴在地壳中的含量约23×10-6，多伴生于镍、铜、铁、铅、锌等矿床中。本任务对钴的化学性质、钴矿石的分解方法、钴的分析方法选用等进行了阐述。通过本任务的学习，知道钴的化学性质，能根据矿石的特性、分析项目的要求及干扰元素的分离等情况选择适当的分解方法，学会基于被测试样中钴含量的高低不同以及对分析结果准确度的要求不同而选用适当的方法，能正确填写样品流转单。
任务分析
一、钴的性质
1.物理性质
钴（Co），原子序数是27，相对原子质量58.93，密度8.9g/cm3，熔点1495℃，沸点2930℃，具有光泽的钢灰色金属，比较硬而脆。钴是铁磁性的，在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质、电化学行为方面，与铁和镍相类似，属于铁系元素。加热到1150℃时磁性消失。
2.化学性质
钴的化合价为＋2价和＋3价。在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定。一般情况下与氧、硫、氯等非金属不起作用，但在高温下发生氧化作用，与氧、硫、氯、溴等发生剧烈反应，生成相应化合物。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO，在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。
由电极电势看出，钴是中等活泼的金属。其化学性质与铁、镍相似。
钴可溶于稀酸中，在发烟硝酸中因生成一层氧化膜而被钝化，在浓硝酸中反应激烈，在盐酸和硫酸中反应很缓慢，钴会缓慢地被氢氟酸、氨水和氢氧化钠侵蚀。钴在碱溶液中比铁稳定，钴是两性金属。
二、钴元素在地壳中的分布、赋存状态及其钴矿石的分类
钴在地壳中含量为23×10-6，很少有较大的钴矿床，明显比铁少得多，而且钴和铁的熔点不相上下，因此注定它比铁发现得晚。1735年，瑞典的布朗特在煅烧钴矿时得到钴。
Co（Ⅱ）的化合物有氧化钴、氢氧化钴、氯化钴、硫酸钴、碳酸钴、草酸钴等；Co（Ⅲ）的化合物有氧化高钴；钴的配合物有氨配合物（［Co（NH3）6］3＋、氰配合物［Co（CN）6］4-、硫氰配合物［Co（SCN）4］2-、羰基配合物［Co（CO）4］-、硝基［Co（NO3）4］2-或亚硝基配合物［Co（NO2）6］3-。
钴在矿物中与砷和硫结合，主要矿物有硫钴矿Co3S4，含钴57.99%；砷钴矿CoAS2，含钴28.20%；辉砷钴矿CoAsS，含钴35.50%；硫铜钴矿CuCo2S4，含钴38.06%；钴黄铁矿（Fe，Co）S2，含钴32.94%；方钴矿 CoAS3，含钴20.77%；钴土矿 CoMn2O5· 4H2O，含钴 18.37%；钴华 Co（AsO4）3·8H2O，含钴 9.51%；菱钴矿 CoCO3，含钴49.55%；赤矾CoSO4，含钴20.97%。
单独的钴矿床一般为砷化钴、硫化钴和钴土矿三种，前两种的工业要求大体相同。硫化矿（包括砷化矿）中的钴边界品位达0.02%、工业品位为0.03%～0.06%；钴土矿中的钴边界品位为0.30%，工业品位为0.50%。
与钴共存的元素主要为铁和镍。矿石中的铜、镍作为伴生元素回收。对于伴生的其他元素，也应查明含量及赋存状态以便考虑能否综合利用。
三、钴矿石的分解方法
钴矿试样一般可用盐酸和硝酸分解，必要时可用焦硫酸钾和碳酸钠熔融。如试样为硅酸盐时，可加氟化物或氢氟酸助溶。不被氢氟酸分解的含钴矿石，可以用过氧化钠或氢氧化钠-硝酸钾熔融。
砷钴矿试样需要用硝酸和硫酸加热到冒烟使其分解。当试样中含有大量硫或砷时，宜先灼烧除去大部分的硫或砷，然后再用盐酸或王水分解。
四、钴的分离富集方法
钴没有简便而选择性好的分离方法。目前常用的分离方法主要有氨水沉淀法、1-亚硝基-2-萘酚沉淀法、铜铁试剂沉淀法、萃取分离法、离子交换法等。
氨水沉淀法是在铵盐存在下，用氨水将溶液 pH调至8～9，Hg2＋、Be2＋、Fe3＋、Al3＋、Cr（Ⅲ）、Bi3＋、Sb3＋、Sn4＋、Ti4＋、Zr4＋、Hf4＋、Th4＋、Mn4＋、Nb5＋、Ta5＋、U（Ⅵ）及稀土离子定量沉淀，Mn2＋、Fe2＋、Pb2＋部分沉淀，Ca2＋、Sr2＋、Ba2＋、Mg2＋、Co2＋、Ag＋、Cu2＋、Cd2＋、Ni2＋、Zn2＋留于溶液中。
在稀盐酸溶液中，用1-亚硝基-2-萘酚沉淀钴，是较完全的，但不能用作分离方法。因铁、铜、铋、银、铬、锆、钛、钼、钒、锡和硝酸等都有干扰。铝、铍、铅、镉、锰、镍、汞、砷、锑、锌、钙、镁和磷则不干扰。用氧化锌可以沉淀铝、钛、钒、铬、铁、砷、锆、锡、钨、铀、磷和大部分铜、铝、硅。所以用1-亚硝基-2-萘酚沉淀钴之前，常用氧化锌分离干扰元素。但用氧化锌沉淀分离干扰元素，常须沉淀二次或三次，这样就使1-亚硝基-2-萘酚沉淀钴的方法失去优越性。
铜铁试剂在酸性溶液中，定量沉淀Fe、Ti、Zr、V（Ⅴ）、U（Ⅳ）、Sn（Ⅳ）、Nb和Ta，可与Al、Cr、Mn、Ni、Co、Zn、Mg和P分离。铜铁试剂沉淀可用四氯化碳萃取除去。因铜铁试剂不影响1-亚硝基-2-萘酚沉淀钴，故铜铁试剂分离可与1-亚硝基-2-萘酚沉淀钴结合应用。
用亚硝酸钾使钴成亚硝酸钴钾沉淀，是一较实用的分离钴的方法。虽然沉淀的溶解度较大，与大量镍的分离不完全，沉淀不能作为称量形式等都是缺点，但此方法选择性较高，能使几毫克钴与大量铁、铜、镍，铝、锑、铋、镉、铬、锰、铝、钛、锡、钨、铌、钽、钒、锌和锆等元素分离。砷的干扰可预先挥发除去。钙、锶、钡、铅可以硫酸盐形式除去。KNO2沉淀法是在乙酸溶液中，钴与KNO2形成亚硝酸钴钾（K3［Co（NO2）6］）沉淀，在酒石酸存在下，Ni、Cr、Al、Fe、Ti、Zr，Nb、Ta、W、Mo及硫化氢组元素不干扰，Ca、Sr、Ba、Pb干扰此法自Ni中分离的Co，可以硫酸盐形式沉淀除去。沉淀并不纯净，可能夹带有W、Ni、Fe等元素。
萃取分离钴的方法很多，但多数选择性不高。
用丙酮∶水∶盐酸＝34∶4∶2（体积之比）混合溶液为展开剂，用纸色谱可使钴与铁、钛、铜、锰、锌、铬、镍、钒和铀等元素分离。此方法已应用于矿石分析。
1-亚硝基-2-萘酚萃取法是在pH＝3～7介质中，钴与试剂形成橙红色配合物，用苯定量萃取，大量Fe3＋用氟化物掩蔽，加入柠檬酸盐可防止其他金属离子水解。在配合物形成后，再提高酸度，Ni、Cu、Cr、Fe等配合物立即被破坏，而钴配合物仍稳定，从而提高萃取的选择性。方法可用于痕量钴的萃取分离。钴的硫氰酸盐二安替比林配合物可被MIBK定量萃取。Co（Ⅱ）-PAN的配合物也能被三氯甲烷萃取。
介质为HCl（3＋1）的试液通过强碱性阴离子交换柱，Cu、Zn、Fe的氯阴离子被吸附于柱上，Ni、Mn、Cr流出。然后用HCl（1＋2）洗脱钴，Cu、Zn、Fe仍留于柱上。
五、钴的测定方法
目前仍在用的测定钴的方法有容量法、极谱法、光度法、原子吸收光谱法和等离子体发射光谱法等。
矿石中钴的含量一般较低，经常应用比色法进行测定。钴的比色法很多，最常用的有亚硝基-R-盐（亚硝基红盐）和2-亚硝基-1-萘酚萃取比色法。其他有硫氰酸盐法、5-Cl-PADAB光度法和PAR比色法、过氧化氢-EDTA比色法等。
亚硝基-R-盐（亚硝基红盐）比色法的优点是在一般情况下不需分离铁、铜、镍等元素而直接进行测定；简便、快速，准确度也较高。采用差示比色，可测定高含量钴。2-亚硝基-1-萘酚法由于经过萃取，有较高的灵敏度，适用于铜镍矿中钴的测定。硫氰酸盐法由于铜和铁的干扰，需要掩蔽或分离，目前应用较少。过氧化氢-EDTA比色法是在pH＝8的氨性溶液中，用过氧化氢将钴氧化至三价与EDTA生成紫红色配合物，借以比色测定高含量钴。10mg Fe，12mg Mn，5mg Cu或Ni，1gmgSO4及2g NaCl均不干扰钴的测定。
用三氯甲烷萃取钴与二安替比林甲烷-硫氰酸盐形成的三元配合物，使钴与大量铜、镍分离后，再用PAR比色法测定钴。此法灵敏度较高，适用于组成复杂的试样中或大量铜、镍存在下微克量钴的测定。
对高含量钴的测定宜采用容量法。容量法有EDTA法、电位滴定法和碘量法。EDTA法由于铜、镍、铁、铝、锌等共存离子的干扰，须用亚硝酸钴钾或其他方法将钴与干扰元素分离后再进行滴定。
1.亚硝基-R-盐（亚硝基红盐）比色法
在pH＝5.5～7.0的醋酸盐缓冲溶液中，钴与亚硝基-R-盐（1-亚硝基-2萘酚-3，6-二磺酸钠）形成可溶性红色配合物。
2.电位滴定法
在氨性溶液中，加入一定量的铁氰化钾，将Co（Ⅱ）氧化为Co（Ⅲ），过量的铁氰化钾用硫酸钴溶液滴定，按电位法确定终点。其反应式如下：
岩石矿物分析
本法适用于含1.0%以上钴的测定。
3.EDTA容量法
钴与EDTA形成中等稳定的配合物（lgK＝16.3）。能在pH为4～10范围内应用不同的指示剂进行钴的配位滴定。
铁、铝、锰、镍、铜、铅、锌等金属离子干扰测定，因此必须将它们除去或掩蔽。对于只含铁、铜、钴等较单纯的试样，可用氟化物掩蔽铁、硫脲掩蔽铜而直接进行测定。多金属矿则应在乙酸介质中，用亚硝酸钾沉淀钴与其他干扰元素分离后，再进行测定。
常用的滴定方法有：以PAN［1-（2-吡啶偶氮）-2-萘酚］为指示剂，用铜盐溶液回滴；以二甲酚橙为指示剂，用EDTA标准溶液滴定被钴所置换出的EDTA-锌中的锌。
使用PAN作指示剂铜盐回滴法时，所加的EDTA量可根据钴量而稍微过量，这样终点更加明显。在常温下反应较慢，应在70℃至近沸状态下进行滴定。加入有机溶剂（甲醇、异丙醇等），可使终点颜色变化敏锐。
以二甲酚橙为指示剂，不能用EDTA标准溶液直接滴定。因为铁、铝、铜、钴和镍等能封闭二甲酚橙，虽然用三乙醇胺能掩蔽痕量的铁、铝，用邻啡罗啉能抑制铜、钴对二甲酚橙的封闭作用，但还不够理想，故改用置换滴定法，以克服这一缺点。
本法适用于含0.5%以上钴的测定。
4.原子吸收光谱法
每毫升溶液中，含10mg铁，9mg镍，40mg锡，3mg银，0.8mg铝，0.64mg钒、铝、钛，0.6mg铬，6.4mg钠，0.4mg钾，0.2mg铜，0.16mg锰，0.1mg砷、锑，40μg镁，80μg锶、磷，80μg钨，50μg铅，48μg钡，40μg锌、镉、铋、钙，23μg铍均不干扰测定。二氧化硅含量超过40μg/mL干扰测定，当加入高氯酸冒烟处理后，含量达0.8mg/mL亦不干扰测定。小于15%（体积分数）硝酸，小于5%（体积分数）盐酸、硫酸不影响测定，高氯酸含量达16%（体积分数）亦不影响测定。磷酸严重干扰测定。
方法灵敏度为0.085μg/mL（1%吸收），最佳测定范围为2～10μg/mL。
本法适用于镍矿及铁矿中钴的测定。
5.碘量法
Co（Ⅱ）在含有硝酸铵的氨性溶液（pH为9～10）中能被碘氧化成Co（Ⅲ），并与碘生成稳定的硝酸-碘五氨络钴的绿色沉淀。过量的碘以淀粉作指示剂，用亚砷酸钠标准溶液滴定。其反应式如下；
岩石矿物分析
岩石矿物分析
铁、铝在氨性溶液中能生成氢氧化物沉淀且易吸附钴，同时铁的氢氧化物又影响终点的判断，加入柠檬酸铵-焦磷酸钠混合溶液可消除100mg以下铁、铝的干扰。2mg锰的影响测定，铜、镍、镉、锌在100mg以下不干扰。
本法适用于5%以上钴的测定。
6.ICP-AES法
ICP-AES法（等离子体发射光谱法）可以同时测定样品中多元素的含量。当氩气通过等离子体火炬时，经射频发生器所产生的交变电磁场使其电离、加速并与其他氩原子碰撞。这种连锁反应使更多的氩原子电离形成原子、离子、电子的粒子混合气体——等离子体。等离子体火炬可达6000～8000 K的高温。过滤或消解处理过的样品经进样器中的雾化器被雾化并由氩载气带入等离子体火炬中，气化的样品分子在等离子体火炬的高温下被原子化、电离、激发。不同元素的原子在激发或电离时发射出特征光谱，所以等离子体发射光谱可用来定性样品中存在的元素。特征光谱的强弱与样品中原子浓度有关与标准溶液进行比较，即可定量测定样品中各元素的含量。
含钴矿样经过盐酸、硝酸分解后，在选定的测量条件下以ICP-AES测定溶液中的Cu、Pb、Zn、Co、Ni等元素的含量。
本法适用于0.10%～20.00%之间钴的测定。
六、钴矿石的分析任务及其分析方法的选择
在生产实践中，因不同的钴矿产品所含杂质元素的组成不同，考虑到其对生产工艺的影响，在对钴矿样进行检验时，对杂质元素的检测也要选择合适的方法进行测定。
对于主品位钴的测定，如果样品中钴含量低于1.00%以下，一般采用光度法测定，现在通常使用的方法是亚硝基-R-盐光度法，该方法稳定可靠，样品经过处理以后可以直接进行测定。钴含量超过1.00%时，将样品适当处理以后，可以使用电位滴定法测定，该方法特别适用于含钴量比较高的矿物。
钴矿石中的常见钙、镁、铅、锌、镉、铜等元素含量低时可以采用原子吸收法进行测定，含量高时可以使用EDTA滴定法测定；高含量铜亦可用碘量法进行氧化还原滴定；铁可以用磺基水杨酸光度法或重铬酸钾容量法进行测定；铝一般用铬天青光度法测定；二氧化硅用硅钼蓝光度法测定；镍用丁二酮肟光度法测定；磷、砷可用钼蓝光度法测定。其他元素一般在矿物中含量不高，对生产的影响不大，在作为原料检测时可以酌情考虑是否需要检测。
技能训练
实战训练
1.学生实训时按每组5～8人分成几个小组。
2.每个小组进行角色扮演，利用所学知识并上网查询相关资料，完成钴矿石委托样品从样品验收到派发样品检验单工作。
3.填写附录一中质量表格1、表格2。
参考资料:电池黑粉回收
