CN106517245B - 一种氯化铵溶液除钴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种氯化铵溶液的除钴方法，方法中，在氯化铵溶液中加入硫化铵和超细钴粉，将氯化铵溶液中的少量钴离子以硫化钴的形式沉淀，然后分离氯化铵溶液与硫化钴沉淀。本发明中，超细钴粉可作为晶种，诱导硫化钴在其表面迅速的成核并生长，加速了硫化钴的沉淀，而生成的硫化钴包覆钴粉的微球再进一步起到催化作用加速反应进行，反应速度加快。

Description

一种氯化铵溶液除钴的方法
技术领域
本发明涉及氯化铵溶液净化除杂技术领域，具体的是一种氯化铵溶液除钴的方法。
背景技术
氯化铵是一种重要的氮肥资源，在农业生产上有着广泛的应用。碳酸钴是制备电池材料四氧化三钴的重要原料，碳酸钴前驱体是由氯化钴溶液经碳酸氢铵沉淀制备而来的，反应生成碳酸钴和氯化铵，过滤碳酸钴时，氯化铵进入溶液，滤液经过浓缩结晶后得到氯化铵晶体副产品。但是在碳酸钴沉淀过滤工序，会有部分钴离子Co2+进入溶液，以致在氯化铵溶液浓缩结晶时，钴盐会同时在氯化铵晶体中析出，造成结晶出的氯化铵晶体显示暗红色，这不但严重降低了氯化铵产品的品质，还导致了昂贵钴资源的浪费。
发明内容
未解决以上技术问题，本发明设计了一种新型化学沉淀的方法在氯化铵溶液浓缩结晶之前对其进行净化深度脱钴处理，使溶液中的Co2+脱除。本发明是采用以下技术方案实现的：
一种氯化铵溶液除钴的方法，方法包括，
步骤一，将氯化铵溶液中加入氨水，调节溶液的pH值至7～8；
步骤二，在调节pH值后的氯化铵溶液中加入硫化铵并搅拌，，溶液中发生反应，然后向反应中的溶液中加入超细钴粉，得到硫化钴沉淀，然后过滤，分离沉淀和滤液；
步骤三，在步骤二得到的滤液中加入次氯酸钠粉末并加热煮沸，直至溶液澄清，得到除钴后的氯化铵溶液。
优选地，步骤一中，加入氨水的浓度为25％。
优选地，步骤二中，溶液中反应时的温度保持为35～40℃。
优选地，步骤二中，在氯化铵溶液中加入的硫化铵为过量，其过量系数为1.15～2.00，加入超细钴粉的量为硫化铵质量的1/3～1。
优选地，步骤二中，加入超细钴粉的粒径为6～10μm。
更优选地，步骤二中，向反应中的溶液中加入超细钴粉后，继续保持反应2～4h，然后再进行过滤。
优选地，步骤三中，溶液中反应时的温度保持为35～40℃。
优选地，步骤三中，滤液中加入次氯酸钠粉末后加热煮沸，搅拌并保持溶液内反应20～40min。
本发明的技术方案中，能对高浓度氯化铵溶液进行深度脱钴，使得蒸发原液中的Co2+浓度降到0.2mg/L以下，并且能够对Co2+集中进行回收处理，促进资源循环利用，提高经济价值。
本发明中，硫化铵作为沉淀剂，由于硫化铵与Co2+反应生成的硫化钴沉淀颗粒非常细，在过滤的时候很容易穿滤进入溶液，造成溶液的再次污染，选择超细钴粉可作为晶种，诱导硫化钴在其表面迅速的成核并生长，形成大的硫化钴颗粒沉淀，过滤时可以实现全部过滤，同时，较大颗粒的硫化钴沉淀进一步起到催化作用，加速了反应进行。
在本发明的方案中，经试验验证，pH7～8可达到最优的除钴效果，溶液偏酸性(pH＜6)，加入硫化铵会有硫化氢气体放出；偏碱性pH＞8，溶液中OH-和NH4 +会形成氨水，放出氨气，pH过高或过低都会恶化操作环境，因此选择pH为7～8优化工艺方案。
本发明工艺简单，原料合适，反应体系中引入的极少量的硫、钠离子存在于氯化铵晶体中，其可作为化肥使用，其中极少量的硫和钠离子不仅不影响化肥的产品质量，还对植物的诸多生理功能顺利进行非常有益，因此本发明起到了一箭双雕的效果。
附图说明
图1本发明氯化铵溶液除钴的方法流程示意图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
取得碳酸钴生产中得到的氯化铵溶液样品，蒸发干燥，得氯化铵晶体的干燥样品，并取100g该干燥氯化铵晶体样品，测得100g氯化铵晶体中的钴含量为0.0369％。
将该100g氯化铵晶体完全溶解于400mL水中配制溶液，测得该溶液中Co2+的浓度为65.5mg/L，加入氨水调节溶液中的pH值为8，然后向溶液中加入0.1g硫化铵，再加入D50为6μm的钴粉0.05g，水浴加热35℃，并搅拌，2h后停止。将反应后的溶液过滤、洗涤，收集滤渣作为提钴的原料，并向滤液中加入0.1g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸，搅拌反应25min，溶液变为澄清，过滤溶液，测试滤液中离子含量，未检测到Co2+。
在该实施例中，氯化铵溶液中的少量钴离子与硫化铵发生反应生成硫化钴，反应的离子方程式为，Co2++(NH4)2S＝CoS+2NH4 +。在反应中，生成的硫化钴以沉淀的形式脱除，而引入了过量的硫化铵，因此加入次氯酸钠粉末后，溶液中发生的反应为，ClO-+S2-＝SO4 2-+4Cl-。
实施例2
取得碳酸钴生产中得到的氯化铵溶液样品，蒸发干燥，得氯化铵晶体的干燥样品，并取得100g该干燥氯化铵晶体样品，测得100g氯化铵晶体中的钴含量为0.0369％。
将该100g氯化铵晶体完全溶解于500mL水中配制溶液，测得该溶液中Co2+的浓度为52.4mg/L，加入氨水调节溶液中的pH为7.2，然后向溶液中加入0.08g硫化铵，在加入D50为10μm的钴粉0.05g，水浴加热40℃，搅拌，2.5h后反应停止。过滤反应后的溶液，分别收集滤渣和滤液，得滤液，并向滤液中加入0.11g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸，搅拌反应40min，溶液变为澄清，过滤溶液，并测试滤液中的离子含量，测得Co2+的含量为0.10mg/L。
实施例3
取碳酸钴生产工艺中得到的氯化铵原液1000mL，分析得到原液中的Co2+含量为53.6mg/L。
用质量分数为25％氨水调节氯化铵溶液pH为8，加入硫化铵0.15g，加入D50为6μm的钴粉0.1g，水浴加热40℃，并搅拌，搅拌速度为300r/min，反应2h。反应结束后，把反应溶液过滤、洗涤，滤渣收集，把所收集的滤液中加入约0.12g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸、搅拌速度为300r/min条件下反应40min，溶液变为澄清无色，再次过滤得氯化铵溶液，滤液检测到Co2+的浓度为0.18mg/L。
实施例4
取碳酸钴生产中氯化铵原液1000ml，分析得到原液中的Co2+含量53.6mg/L。
用质量分数为25％氨水调节氯化铵溶液pH为7.5，加入硫化铵0.15g，加入D50为9μm的钴粉0.1g，水浴加热30℃，并搅拌，搅拌速度为300r/min，反应4h。反应结束后，把反应溶液过滤、洗涤，滤渣收集，把所收集的滤液中加入约0.12g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸、搅拌速度为300r/min条件下反应35min，溶液变为澄清无色，再次过滤得氯化铵溶液，滤液检测到Co2+的浓度为0.20mg/L。
实施例5
取碳酸钴生产中氯化铵原液1000ml，分析得到原液中的Co2+含量53.6mg/L。
用质量分数为25％氨水调节氯化铵溶液pH为8，加入硫化铵0.15g，加入D50为8μm的钴粉0.1g，水浴加热40℃，并搅拌，搅拌速度为300r/min，反应3h。反应结束后，把反应溶液过滤、洗涤，滤渣收集，把所收集的滤液中加入约0.12g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸、搅拌速度为300r/min条件下反应30min，溶液变为澄清无色，再次过滤得氯化铵溶液，滤液检测到Co2+的浓度为0.20mg/L。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种氯化铵溶液除钴的方法，其特征在于，方法包括，
步骤一，将氯化铵溶液中加入氨水，调节溶液的pH值至7～8；
步骤二，在调节pH值后的氯化铵溶液中加入硫化铵并搅拌，溶液中发生反应，然后向反应中的溶液中加入超细钴粉，得到硫化钴沉淀，然后过滤，分离沉淀和滤液；超细钴粉的粒径为6～10μm；
步骤三，在步骤二得到的滤液中加入次氯酸钠粉末并加热煮沸，直至溶液澄清，并过滤，得到除钴后的氯化铵溶液。
2.根据权利要求1所述的一种氯化铵溶液除钴的方法，其特征在于，步骤一中，加入氨水的浓度为25％。
3.根据权利要求1所述的一种氯化铵溶液除钴的方法，其特征在于，步骤二中，溶液中反应时的温度保持为35～40℃。
4.根据权利要求1或3所述的一种氯化铵溶液除钴的方法，其特征在于，步骤二中，在氯化铵溶液中加入的硫化铵为过量，过量系数为1.15～2.00，加入超细钴粉的量为硫化铵质量的1/3～1。
5.根据权利要求4所述的一种氯化铵溶液除钴的方法，其特征在于，步骤二中，向反应中的溶液中加入超细钴粉后，继续保持反应2～4h，然后再进行过滤。
6.根据权利要求1所述的一种氯化铵溶液除钴的方法，其特征在于，步骤三中，滤液中加入次氯酸钠粉末后加热煮沸，搅拌并保持溶液内反应20～40min。
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