CN102162031B - 一种钴电解液的除铁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钴电解液的除铁方法，该方法通过将二价亚铁离子氧化成三价铁离子，因三价铁离子在酸性溶液中是可溶的，所以在草酸钴完全生成以后，铁离子可以溶解在溶液中随废水排出；本发明的优点在于：采用本发明的除铁方法，与原有的生产工艺相比，操作简单，生产时间短，不会有钴的浪费，除铁彻底；而原有的生产工艺既要使温度上升到70℃，又要静置过滤、冲洗沉淀物，需要大量的时间，且消耗能源，同时，沉淀物中还含有一定量的钴，造成钴的浪费，且除铁也不彻底。

Description

一种钴电解液的除铁方法

技术领域

本发明涉及一种钴电解液的除铁方法，具体地说是一种在电解生产钴时分离去除电解液中的杂质铁的方法，属于化工领域。

背景技术

电解液是最传统的电解质，电解液是由丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到的。普通意义上的铝电解电容的阴极，都是这种电解液。电解液是化学电池、电解电容等使用的介质(有一定的腐蚀性)，为其正常工作提供离子，并保证工作中发生的化学反应是可逆的。

目前，在钴电解的生产过程中，需要对电解阳极液进行净化除杂，特别是除去铁、铜等杂质。目前工业上钴电解除铁的方法，其基本原理是将二价亚铁离子用过氧化氢氧化成氧化铁，然而产生的氧化铁的颗粒非常小，因而也很难将氧化铁从钴电解液中分离出来，造成了工作效率降低，从而也影响了电解钴产品的质量以及有价金属的回收效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种钴电解液的除铁方法，该方法通过将二价亚铁离子氧化成三价铁离子，同时将钴离子沉淀出来，因三价铁离子在酸性溶液中是可溶的，所以在钴沉淀以后，铁离子溶解在溶液中随废水排出。

本发明的技术方案为：

一种钴电解液的除铁方法，采用三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3作为除铁剂，所述的除铁方法包括以下步骤：

(1)测量所述的钴电解液中二价亚铁离子Fe²⁺和钴离子Co²⁺的含量，测量方法如使用离子浓度仪、比重计等；

(2)在钴电解液中加入三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3，同时调整溶液pH值为pH＝6～7，Fe²⁺与三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3中分解出的氯气发生氧化反应生成三价铁离子Fe³⁺；

(3)将上述步骤(2)的电解液加热至温度30～40℃，加入含草酸根离子的溶液，直至不产生沉淀为止，钴电解液中的钴离子Co²⁺与含草酸根离子的溶液反应，生成的沉淀为草酸钴；

(4)过滤分离上述步骤(3)得到的沉淀，得到草酸钴。

进一步地，所述步骤(2)的钴电解液中按照Fe²⁺∶C3Cl3N3O3的摩尔比＝1∶0.16～0.2的比例加入三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3。

进一步地，所述步骤(3)中加入的含草酸根离子的溶液为含有草酸离子的溶液，例如草酸、草酸铵钠、草酸铵溶液，其中，草酸铵溶液的质量百分浓度为10％～20％。

三氯异氰尿酸(TCCA)，CAS：87-90-1，分子式：C3Cl3N3O3，分子质量：232.41，熔点：247-251℃，白色结晶性粉末或粒状固体，具有强烈的氯气刺激味，是一种极强的氧化剂和氯化剂，具有高效、广谱、较为安全的消毒作用，对细菌、病毒、真菌、芽孢等都有杀灭作用，对球虫卵囊也有一定杀灭作用。常温下三氯异氰尿酸分解释放出氯气。制备方法是将尿素脱氨后，通入液体氯，在NaOH的作用下，生产三氯异氰尿酸，有效氯的含量(重量％)：≥90.0。

Cl2+H2O＝HClO+HCl

电解液中含H⁺和Cl^-，少量氯气溶于水。

本发明的优点在于：采用本发明的除铁方法，与原有的生产工艺相比，操作简单，生产时间短，不会有钴的浪费，除铁彻底；而原有的生产工艺既要使温度上升到70℃，又要静置过滤、冲洗沉淀物，需要大量的时间，且消耗能源，同时，沉淀物中还含有一定量的钴，造成钴的浪费，且除铁也不彻底。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

传统钴电解液除铁工艺

首先，将钴电解液用蒸汽加热到70℃，同时加入相配量的过氧化氢，边加边搅拌，加入完毕后静置电解液，然后提取上面含有二价钴离子的上清液；把剩余的含有氧化铁和氧化钴的电解液和沉淀物过滤，过滤后得到含有二价钴离子的过滤液；加入70～90℃的热水，冲洗过滤得到的沉淀物，得到含有少量钴离子的冲洗液；最后将上清液、过滤液和冲洗液混合得到混合液，将混合液加热至温度40℃，并与质量百分浓度为15％的草酸铵溶液反应，生成草酸钴沉淀。

本实施例中，用过氧化氢的过程中，一部分钴离子与氧离子生成氧化钴沉淀，从而造成了钴的损失。而且需要加热升温到70～90℃，又要静置、过滤、冲洗等步骤，操作繁琐，费时费力。

实施例2

本发明钴电解液除铁工艺

常温下，在1000ml的钴电解质溶液(使用比重计测量钴离子Co²⁺浓度为1.0×10^-2mol/L、亚铁离子Fe²⁺浓度为0.5×10^-2mol/L)中加入0.2g的三氯异氰尿酸(常州信良化工有限公司生产，有效氯含量：95.0％)，边加边搅拌，，使所有的亚铁离子Fe²⁺均被氧化成铁离子Fe³，同时调整溶液pH值为7，然后将电解液加热至温度30℃，加入过量的草酸铵(上海佳伦生物科技有限公司生产)溶液，质量百分浓度为10％，钴电解溶液中的钴离子Co²⁺与草酸铵溶液反应，生产草酸钴沉淀，同时，电解质溶液中的杂质二价亚铁离子被三氯异氰尿酸中分解出的氯气氧化生成三价铁离子，而三价铁离子仍以离子形式存在于电解液中，并随废水排出，沉淀均为草酸钴，过滤沉淀得到提纯的草酸钴。

所有的化学反应方程式为：

2Fe²⁺+Cl₂＝2Fe³⁺+2Cl^-

Co²⁺+C2O4^2-＝CoC2O4↓。

通过方法得到的提纯后的草酸钴沉淀，经检测，不含有铁离子等其它杂质，提纯彻底，而且使用三氯异氰尿酸的成本低于使用过氧化氢的费用，节约了能成本，操作简单节省了时间。

实施例3

本发明钴电解液除铁工艺

常温下，在1000ml的钴电解质溶液(使用离子浓度仪测量钴离子Co²⁺浓度为1.0×10^{- 2}mol/L、亚铁离子Fe²⁺浓度为0.1×10^-2mol/L)中加入0.05g的三氯异氰尿酸(常州信良化工有限公司生产，有效氯含量：95.0％)，边加边搅拌，使所有的亚铁离子Fe²⁺均被氧化成铁离子Fe³，同时调整溶液pH值为6，然后将电解液加热至温度40℃，加入过量的草酸铵(上海佳伦生物科技有限公司生产)溶液，质量百分浓度为20％，钴电解溶液中的钴离子Co²⁺与草酸铵溶液反应，生产草酸钴沉淀，同时，电解质溶液中的杂质二价亚铁离子被三氯异氰尿酸中分解出的氯气氧化生成三价铁离子，而三价铁离子仍以离子形式存在于电解液中，并随废水排出，沉淀均为草酸钴，过滤沉淀得到提纯的草酸钴。

实施例4

本发明钴电解液除铁工艺

常温下，在1000ml的钴电解质溶液(使用离子浓度仪测量钴离子Co²⁺浓度为1.0×10^{- 2}mol/L、亚铁离子Fe²⁺浓度为0.1×10^-2mol/L)中加入0.05g的三氯异氰尿酸(常州信良化工有限公司生产，有效氯含量：95.0％)，边加边搅拌，使所有的亚铁离子Fe²⁺均被氧化成铁离子Fe³，同时调整溶液pH值为6，然后将电解液加热至温度40℃，加入过量的草酸铵(上海佳伦生物科技有限公司生产)溶液，质量百分浓度为15％，钴电解溶液中的钴离子Co²⁺与草酸铵溶液反应，生产草酸钴沉淀，同时，电解质溶液中的杂质二价亚铁离子被三氯异氰尿酸中分解出的氯气氧化生成三价铁离子，而三价铁离子仍以离子形式存在于电解液中，并随废水排出，沉淀均为草酸钴，过滤沉淀得到提纯的草酸钴。

另外，本发明各个实施例中，所用原料均为本领域生产中所用之料，均可从市场中得到，且对于生产结果不会产生影响；用到的仪器设备，均常规设备，并无特别之处。

Claims (2)

1.一种钴电解液的除铁方法，其特征在于：采用三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3作为除铁剂，所述的除铁方法包括以下步骤：

(1)测量所述的钴电解液中二价亚铁离子Fe²⁺和钴离子Co²⁺的含量；

(2)在钴电解液中加入三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3，同时调整溶液pH值为pH＝6～7；

(3)将上述步骤(2)的电解液加热至温度30～40℃，加入含草酸根离子的溶液，直至不产生沉淀为止；

(4)过滤分离上述步骤(3)得到的沉淀，得到草酸钴；

所述的步骤(2)中钴电解液中按照Fe²⁺∶C3Cl3N3O3的摩尔比＝1∶0.16～0.2的比例加入三氯异氰尿酸C3Cl3N3O3。

2.根据权利要求1所述的一种钴电解液的除铁方法，其特征在于：所述的步骤(3)中含草酸根离子的溶液为草酸铵溶液，质量百分浓度为10％～20％。