CN104192917A - 一种镍钴硫酸盐连续结晶工艺 - Google Patents

一种镍钴硫酸盐连续结晶工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种六水合硫酸镍晶体及七水硫酸钴晶体连续结晶工艺；该工艺是将萃取工序产出的高纯溶液首先经过MVR蒸发浓缩至30％～39％，其次通过改进的冷却型内循环连续结晶器连续冷却结晶，晶浆连续从结晶器底部排出进行离心固液分离，晶体产品经过连续低温干燥后产出一种颗粒度大、粒度分布均匀的产品晶体，母液返回蒸发工序；本工艺与传统间歇结晶工艺比较具有蒸发能耗低，结晶控制工艺参数少、易于控制、操作稳定、自动化程度高、操作人员省、生产效率高等优势。

Description

一种镍钴硫酸盐连续结晶工艺
技术领域
本发明属于硫酸盐工业生产技术领域，特别涉及一种硫酸盐连续结晶工艺。
背景技术
工业上生产镍钴硫酸盐一般是稀溶液经过单效、二效和三效蒸发工艺浓缩至饱和后，再进行单釜间歇冷却结晶生产获得。此工艺存在以下缺点：1、蒸发工艺能耗大；2、结晶过程控制参数多、自动化程度低、生产效率低、控制难度大、人员素质要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种六水合硫酸镍及七水合硫酸钴连续结晶工艺。主要包括如下步骤：
(1)蒸发浓缩：根据硫酸镍、硫酸钴水溶液的溶解度曲线，采用MVR蒸发工艺将萃取工序产出的15％～25％(wt％)高纯稀溶液蒸发浓缩至28％～39％，出料温度为80～90℃，相对于传统三效蒸发而言，使用MVR蒸发工艺可以节省50～60％的标准媒，节能效果显著；
(2)连续冷却结晶：采用外置水冷却型内循环连续结晶器，控制步骤1中产出的80～90℃浓缩液以1～10m3/h的流量进入外置冷却器，外置冷却器与结晶器循环管路相连，通过循环泵控制冷却器的料液循环量900～1500m3/h，通过变频控制结晶器的搅拌转速在85～108r/min，使结晶器内循环量在1000～2000m3/h流量范围内，结晶器内晶体处于悬浮状态，这有利于晶体的生长。结晶器内的晶浆温度为32～45℃，冷却器的物料温度高于结晶器晶浆温度1～5℃，结晶器底部出料口连续排出的六水合硫酸镍晶浆、七水合硫酸钴晶浆至下道工序。为控制晶体粒度，结晶器设置了细晶消除装置，用于将含有大量细小晶体的上清液返回蒸发工序溶解，从而保证结晶器内晶体的长大，上清液返液量为0～3m3/h。
(3)过滤干燥：将上述步骤2产出的晶浆用离心机过滤分离后，晶体再用振动流化床连续低温大风量干燥得到颗粒度大、粒径分布均匀的晶体产品后包装，干燥温度为50～60℃，母液返回蒸发工序。
为控制上述步骤2中冷却器由于硫酸镍、硫酸钴结晶而结疤，影响换热效果，增加了冷却器循环冷却水内部循环的工艺和设备，尽量控制冷却器换热壁的温度稳定，减小过饱和度的波动，从而控制冷却器换热壁上的晶体析出量与析出速度，循环冷却水自循环量为200～300m3/h，循环冷却水给回水温度分别为32℃和38℃。
为控制上述步骤3中振动流化床连续低温干燥效果，避免干燥不均匀，晶体团聚等问题，本发明在干燥器入口前增加了振动布料装置，一方面可以将湿晶体均匀的分散开再进入干燥器；另一方面采用振动布料装置，还可以有效避免晶体的破碎。
进一步地，步骤1中所述的高纯硫酸镍、硫酸钴浓缩液的质量百分比分别优选为30～39％。
进一步地，步骤2中结晶器晶浆与冷却器物料温差优选为1～3℃。
本发明相对于传统三效蒸发而言，使用MVR蒸发工艺可以节省50～60％的标准媒，节能效果显著，并且实现了工艺的连续化生产，操作简单方便。
附图说明
图1：连续结晶工艺流程图
其中：1-结晶器；2-冷却器；3A-冷却循环泵；3B-循环水自循环泵；4-循环水储罐；5-阀门；6-阀门；7-阀门；8-阀门；9-阀门。
具体实施方式
实施例1：
控制阀门7开度，溶质质量比为37％～39％的80～90℃硫酸镍浓缩液以1～4m3/h的流量进入冷却循环管路。控制冷却循环泵P01变频调速器，调整循环泵流量为900～1100m3/h。控制阀门6开度，循环冷却水流量为40～85m3/h，使冷却器出料温度为33～38℃。控制结晶搅拌器JB01变频调速器，调整搅拌排液量为1000～1200m3/h，使晶体处于悬浮状态，这有利于晶体的分级长大，结晶器内晶浆温度为32～35℃。阀门9关闭。控制阀门5开度，结晶器晶浆出料为1～4m3/h，并经离心及干燥后得75～80％的晶体粒径在1～2mm的六水合硫酸镍晶体产品。
实施例2：
控制阀门7开度，溶质质量比为30％～33％的80～90℃硫酸钴浓缩液以4～8m3/h的流量进入冷却循环管路。控制冷却循环泵P01变频调速器，调整循环泵流量为1100～1250m3/h。控制阀门6开度，循环冷却水流量为80～97m3/h，使冷却器出料温度为35～40℃。控制结晶搅拌器JB01变频调速器，调整搅拌排液量为1200～1500m3/h，使晶体处于悬浮状态，这有利于晶体的分级长大，结晶器内晶浆温度为32～38℃。控制阀门9开度，细晶消除液返回量为1～2m3/h。控制阀门5开度，结晶器晶浆出料为4～8m3/h，并经离心及干燥后得80～85％的晶体粒径在1～2mm的七水合硫酸钴晶体产品。
实施例3：
控制阀门7开度，溶质质量比为38％～39％的80～90℃硫酸镍浓缩液以8～10m3/h的流量进入冷却循环管路。控制冷却循环泵P01变频调速器，调整循环泵流量为1250～1500m3/h。控制阀门6开度，循环冷却水流量为85～106m3/h，使冷却器出料温度为39～45℃。控制结晶搅拌器JB01变频调速器，调整搅拌排液量为1500～1800m3/h，使晶体处于悬浮状态，结晶器内晶浆温度为35～43℃。控制阀门9开度，细晶消除液返回量为2～3m3/h。控制阀门5开度，结晶器晶浆出料为8～10m3/h，并经离心及干燥后得85～90％的晶体粒径在1～2mm的六水合硫酸镍产品。
上述实施例中，循环冷却水的自循环流量200～300m3/h，冷却器由于换热壁结疤而停车清洗的周期大于3个月。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何依据本发明的技术实质对以上实施例做任何简单的修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种镍钴硫酸盐连续结晶工艺，其特征在于：
(1)将15～25％的高纯硫酸镍、硫酸钴溶液用MVR工艺蒸发浓缩至接近饱和的溶液进入循环管路，随循环液一起进入外置冷却器降温，所述浓缩后接近饱和的溶液温度为80～90℃，质量百分比为30～39％；
(2)循环液通过外置冷却器冷却后再进入结晶器，冷却器物料出料温度为32～45℃，结晶器晶浆温度相比于冷却器出料温度低1～5℃；
(3)晶浆经离心过滤后晶体经过连续低温干燥后包装，干燥温度为50～60℃。
2.如权利要求1所述的连续结晶工艺，其特征在于：外置冷却器通过控制循环泵的流量和循环冷却水的流量及温度来控制物料温度和过饱和度，循环冷却水自循环量为200～300m3/h，循环冷却水给回水温度为32℃～38℃。
3.如权利要求1所述的连续结晶工艺，其特征在于：结晶器通过控制搅拌器的转速来控制循环量，从而使晶体悬浮。
4.如权利要求1所述的连续结晶工艺，其特征在于：结晶器设置了细晶消除装置，用于将含有大量细小晶体的上清液返回蒸发工序溶解，从而保证结晶器内晶体的长大，上清液返液量为0～3m3/h。
5.如权利要求1所述的连续结晶工艺，其特征在于：干燥采用振动布料器，母液返回蒸发工序。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤1所述硫酸镍溶液质量百分比优选为38～39％，硫酸钴溶液质量百分比优先为33～34％。
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