CN108677009A - 一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法 - Google Patents

一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氯化钴溶液的深度净化除杂方法，其充分利用P204萃取剂的萃取除杂特性，将P507萃取产出的氯化钴溶液进行再萃取，杂质离子萃取进入P204有机相，钴离子则进入萃余液，最终产出的萃余液即为高品质的氯化钴溶液，该方法产生的试液均投入下一工序进行使用，无废水废料的产生，不会产生额外的废水、废料处理费用，节省了生产成本。采用本发明方法后，使用小通量萃取箱即可处理大量的氯化钴溶液，且可将氯化钴溶液中大部分的微量杂质元素一次性萃取除去，深度净化后氯化钴溶液中Co2+含量为120‑150g/L，主要杂质离子Cu2+＜0.0008g/L，Mn2+＜0.002g/L，Ca2+＜0.005g/L，为电积钴和钴氧化物，尤其是四氧化三钴的生产提供了品质优良的原料。

Description

一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法
技术领域
本发明涉及一种氯化钴溶液的深度净化除杂方法，具体是一种采用氯化钴盐体系萃取分离氯化钴溶液的方法。
背景技术
目前，在电积钴和钴的氧化物生产过程中，其原料氯化钴溶液通常使用P204-P507溶剂萃取法生产，但该方法产出的氯化钴溶液中Cu（0.001-0.002g/L）、Mn（0.005-0.01g/L）、Ca（0.005-0.01g/L）等杂质元素含量较高，一方面无法满足四氧化三钴等的生产需要，另一方面一旦P204萃取除杂工序出现质量波动，后续的P507萃取工序将无法正常运行，导致P204萃取除杂工序质量控制压力较大，产能因此得到限制。氯化钴溶液传统的净化除杂方法为树脂交换分离法，但该方法在后续对树脂洗涤、再生过程中会产生大量废水，从环境友好的角度考虑，需对该废水进行处理，导致生产成本增加。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有技术存在的生产成本高的缺陷，提供一种新的氯化钴溶液的深度净化除杂方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种经P507萃取后的氯化钴溶液的深度净化除杂方法，包括如下步骤：
步骤一，P204的钠皂化：将P204萃取剂和溶剂油混匀组成有机相，与浓碱溶液充分反应后，有机相中的H+和浓碱溶液中的OH-中和，而Na+被负载在有机相上，得到P204有机相钠皂；
步骤二，P204有机相钠皂后的钴皂化：将P204钠皂有机相与15-20g/L的氯化钴溶液以体积比1:1充分混合，P204有机相钠皂中的Na+与氯化钴溶液中的Co2+进行交换，Co2+被负载在有机相上，得到P204有机相钴皂；
步骤三，氯化钴溶液的深度萃取除杂：将P204有机相钴皂与经P507萃取后的氯化钴溶液充分混合，该氯化钴溶液中的杂质离子Cu2+、Mn2+、Ca2+与P204钴皂后有机相上的Co2+进行交换，杂质离子负载在P204有机相上进入洗涤段，Co2+则进入水相，产出的萃余液为除杂后的高品质氯化钴溶液。
需要说明的是，步骤三中经P507萃取后的氯化钴溶液与步骤二中的氯化钴溶液并非同一个溶液，钴皂后的水相为氯化钠溶液，该溶液作为皂后水相外排；萃取段产出的水相即萃余液，该溶液中几乎没有钠离子；钠皂、钴皂、萃取是分段的，水相分开，只有有机相是前后两个步骤间连续供入的。
优选地，上述经P507萃取后的氯化钴溶液浓度为120-145g/L。
有机相中P204萃取剂的体积分数为15-20%，有机相与浓碱溶液的体积比为5-10:1，在保证萃取除杂深度和效果的同时，可以最大限度的降低碱消耗。
溶剂油选择价格低廉，获取方便，在萃取生产体系中较为常用的260#溶剂油。
浓碱溶液为9-11mol/L的氢氧化钠溶液，该溶液为常规使用的工业浓碱，无需再用水配制为稀碱，能耗降低，生产成本降低。
本发明的有益效果是：
1、本发明方法充分利用 P204萃取剂的萃取除杂特性，将P507萃取产出的氯化钴溶液进行再萃取，杂质离子萃取进入P204有机相，钴离子则进入萃余液，最终产出的萃余液即为除杂后的高品质氯化钴溶液，该方法产生的试液均投入下一工序进行使用，无废水废料的产生，不会产生额外的废水、废料处理费用，节省了生产成本。
2、采用本发明方法后，使用小通量萃取箱即可处理大量的氯化钴溶液，且可将氯化钴溶液中大部分的微量杂质元素一次性萃取除去，深度净化除杂后的氯化钴溶液中Co2+含量为120-150g/L，主要杂质离子Cu2+＜0.0008g/L，Mn2+＜0.002g/L，Ca2+＜0.005g/L，为电积钴和钴氧化物，尤其是四氧化三钴的生产提供了品质优良的原料。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明氯化钴溶液的深度净化除杂方法做进一步详细说明。
在P507萃取工序后配置1台约20m3的储槽，用于储存氯化钴溶液，P507萃取完成后，使用泵及一定量程的流量计，将该待深度除杂的氯化钴溶液均匀返入P204深度除杂萃取段。
实施例1
（1）有机相的钠皂：将体积分数为15%的P204萃取剂和260#溶剂油以体积比1:5混匀组成有机相，控制有机相流量为1.5m3/h，与流量为0.2m3/h、浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液充分反应，得到P204有机相钠皂。
（2）有机相的钴皂：将P204有机相钠皂与浓度为15g/L、流量为1.5m3/h的氯化钴溶液充分混合，得到P204有机相钴皂。
（3）萃取：将P204有机相钴皂与流量为1.5m3/h、Co2+含量为122.5g/L、Cu2+含量为0.0012g/L，Mn2+含量为0.0076g/L，Ca2+含量为0.0092g/L待深度除杂的氯化钴溶液进行多级逆流萃取，氯化钴溶液中的杂质离子Cu2+、Mn2+、Ca2+与P204有机相钴皂上的Co2+进行交换，杂质离子负载在P204有机相上进入洗涤段，Co2+则进入水相，产出的萃余液为除杂后高品质氯化钴溶液，其中Co2+含量为125.8g/L，主要杂质离子Cu2+含量为0.00077g/L，Mn2+含量为0.0016g/L，Ca2+含量为0.004g/L。
实施例2
（1）有机相的钠皂：将体积分数为18%的P204萃取剂和260#溶剂油以体积比1:8混匀组成有机相，控制有机相流量为1.5m3/h，与流量为0.2m3/h、浓度为9mol/L的氢氧化钠溶液充分反应，得到P204有机相钠皂。
（2）有机相的钴皂：将P204有机相钠皂与浓度为18g/L、流量为1.5m3/h的氯化钴溶液充分混合，得到P204有机相钴皂。
（3）萃取：将P204有机相钴皂与流量为1.5m3/h、Co2+含量为134.8g/L、Cu2+含量为0.0015g/L，Mn2+含量为0.0086g/L，Ca2+含量为0.01g/L待深度除杂的氯化钴溶液进行多级逆流萃取，氯化钴溶液中的杂质离子Cu2+、Mn2+、Ca2+与P204有机相钴皂上的Co2+进行交换，杂质离子负载在P204有机相上进入洗涤段，Co2+则进入水相，产出的萃余液为除杂后高品质氯化钴溶液，其中Co2+含量为125.8g/L，主要杂质离子Cu2+含量为136.3g/L，主要杂质离子Cu2+含量为0.00069g/L，Mn2+含量为0.0013g/L，Ca2+含量为0.0038g/L。
实施例3
（1）有机相的钠皂：将体积分数为20%的P204萃取剂和260#溶剂油以体积比1:10混匀组成有机相，控制有机相流量为1.5m3/h，与流量为0.2m3/h、浓度为11mol/L的氢氧化钠溶液充分反应，得到P204有机相钠皂。
（2）有机相的钴皂：将P204有机相钠皂与浓度为20g/L、流量为1.5m3/h的氯化钴溶液充分混合，得到P204有机相钴皂。
（3）萃取：将P204有机相钴皂与流量为1.5m3/h、Co2+含量为144.7g/L、Cu2+含量为0.0009g/L，Mn2+含量为0.01g/L，Ca2+含量为0.0064g/L待深度除杂的氯化钴溶液进行多级逆流萃取，氯化钴溶液中的杂质离子Cu2+、Mn2+、Ca2+与P204有机相钴皂上的Co2+进行交换，杂质离子负载在P204有机相上进入洗涤段，Co2+则进入水相，产出的萃余液为除杂后高品质氯化钴溶液，其中Co2+含量为148.1g/L，主要杂质离子Cu2+含量为0.00071g/L，Mn2+含量为0.0015g/L，Ca2+含量为0.0043g/L。

Claims (6)

1.一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法，包括如下步骤：
步骤一，P204的钠皂化：将P204萃取剂和溶剂油混匀组成有机相，与浓碱溶液充分反应，得到P204有机相钠皂；
步骤二，P204有机相钠皂后的钴皂化：将P204有机相钠皂与15-20g/L的氯化钴溶液以体积比1:1充分混合，得到P204有机相钴皂；
步骤三，氯化钴溶液的萃取：将P204有机相钴皂与待深度除杂的氯化钴溶液充分混合，该氯化钴溶液中的杂质离子Cu2+、Mn2+、Ca2+与P204有机相钴皂上的Co2+进行交换，杂质离子负载在P204有机相上进入洗涤段，Co2+则进入水相，产出的萃余液即为除杂后的高品质氯化钴溶液；
上述待深度除杂的氯化钴溶液为经P507萃取后的氯化钴溶液。
2.根据权利要求1所述的一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法，其特征在于：所述待深度除杂的氯化钴溶液浓度为120-145g/L。
3.根据权利要求1所述的一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法，其特征在于：步骤一中，所述有机相中P204萃取剂的体积分数为15-20%，有机相与浓碱溶液的体积比为5-10:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法，其特征在于：所述溶剂油为260#溶剂油。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法，其特征在于：所述浓碱溶液为9-11mol/L的氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求4所述的一种氯化钴溶液的深度萃取除杂方法，其特征在于：所述浓碱溶液为9-11mol/L的氢氧化钠溶液。
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