CN111778396A - 一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法及净化设备 - Google Patents

一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法及净化设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法及净化设备，包括以下步骤：步骤1，将硫酸钴原液冷却结晶后得到硫酸钴晶体，硫酸钴晶体溶于水中得到硫酸钴母液；步骤2，将萃取剂P507用氢氧化钠皂化；步骤3，将P507镍皂加入硫酸钴母液中，逆流萃取；步骤4，对步骤3中分离后的有机相进行萃取；步骤5，对步骤4中萃取后的有机相用稀盐酸进行洗涤；步骤6，对步骤5中的洗涤后的有机相用稀硫酸进行反萃取。本发明能够有效地将镍、镉杂质从硫酸钴溶液中除去，产出的硫酸钴反萃液中钻含量高，镍、镉杂质含量低，产品质量达到生产精制硫酸钴产品的要求，本发明工艺简单、可靠、可操作性强，镍、镉等多种杂质的去除效果好，有较好的经济价值。

Description

一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法及净化设备
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，特别涉及一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法及净化设备。
背景技术
随着我国经济的快速发展，带动了新能源汽车行业对电池用硫酸钴产品的旺盛需求。关于粗制硫酸钴溶液中镍、镉等杂质离子的去除，目前通用的方法有两种:方法一是粗制硫酸钴溶液—锌粉置换除镉—P204萃取除锌—P507萃取富钴—精制硫酸钴溶液或氯化钴溶液；方法二是粗制硫酸钴溶液—P204萃取除镉—P507萃取富钴—含镉氯化钴溶液—树脂深度除铺—精制氯化钴溶液。但上述两种方法存在处理成本高、杂质含量高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，达到深度除镍、镉的目的。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，包括以下步骤：
步骤1，将硫酸钴原液冷却结晶后得到硫酸钴晶体，硫酸钴晶体溶于水中得到硫酸钴母液；
步骤2，将萃取剂P507用氢氧化钠皂化，并与硫酸镍溶液混合，进行逆流萃取，形成的有机相为P507镍皂；
步骤3，将P507镍皂加入硫酸钴母液中，并调节硫酸钴母液的PH值为5-5.5，在第一设定温度下逆流萃取，使硫酸钴母液中的钴、镉转入有机相，镍保留在水相中，进行有机相和水相分离；
步骤4，对步骤3中分离后的有机相进行萃取，使镍与钴分离；
步骤5，对步骤4中萃取后的有机相用稀盐酸进行洗涤，使有机相中的镉转到水相中；
步骤6，对步骤5中的洗涤后的有机相用稀硫酸在第二设定温度下进行反萃取，产出不含镉的硫酸钴反萃液。
作为优选，所述第一设定温度为40-50℃，所述第二设定温度为25-30℃。
作为优选，步骤2中，所述萃取剂P507的皂化率为70％，体积分数为25％。
作为优选，步骤2中，所述P507镍皂中添加有仲辛醇。
作为优选，步骤3中有机相与水相体积比为3:1-4:1。
作为优选，步骤4中，在萃取之前先将有机相放置在富氧环境中，放置时间为2-5min。
作为优选，步骤5中，稀盐酸浓度为1-1.5mol/L，有机相与水相体积比为10:1-15:1。
本发明的另一个目的是提供一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的净化设备。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的净化设备，包括皂化箱、第一萃取箱、第二萃取箱、第三萃取箱、洗镉箱和第四萃取箱，各箱体之间通过有机流槽相连通。
作为优选，所述第一萃取箱、第二萃取箱、第三萃取箱和第四萃取箱内均设置有萃取机和温控装置。
本发明的有益效果：本发明能够有效地将镍、镉杂质从硫酸钴溶液中除去，产出的硫酸钴反萃液中钻含量高，镍、镉杂质含量低，产品质量达到生产精制硫酸钴产品的要求，本发明工艺简单、可靠、可操作性强，镍、镉等多种杂质的去除效果好，有较好的经济价值。
附图说明
图1是本发明实施例中净化设备的结构示意图；
图2是本发明实施例中萃取机的结构示意图；
图3是本发明实施例中温控装置的结构示意图；
图中：1-皂化箱，2-第一萃取箱，3-第二萃取箱，4-第三萃取箱，5-洗镉箱，6-第四萃取箱，7-有机流槽，8-萃取机，801-机架，802-定鼓，803-转鼓，804-电机，805-分堰体，806-重相集液腔，807-重相出口，808-轻相集液腔，809-轻相出口，810-混合器，811-进料口，812-保温壳，813-密封腔，814-介质输入管，815-高压输气管，816-负压输出管，817- 热传导件，818-吸附层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后，可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，包括以下步骤：
步骤1，将硫酸钴原液冷却结晶后得到硫酸钴晶体，硫酸钴晶体溶于水中得到硫酸钴母液，通过结晶提纯，去除一部分杂质。
步骤2，将萃取剂P507用氢氧化钠皂化，萃取剂P507的皂化率为70％，体积分数为25％。然后与硫酸镍溶液混合，进行逆流萃取，形成的有机相为P507镍皂。
步骤3，将P507镍皂加入硫酸钴母液中，有机相与水相体积比为3:1。并调节硫酸钴母液的PH值为5，在40℃温度下逆流萃取，使硫酸钴母液中的钴、镉转入有机相，镍保留在水相中，进行有机相和水相分离。
步骤4，对步骤3中分离后的有机相进行萃取，使镍与钴分离。
步骤5，对步骤4中萃取后的有机相用稀盐酸进行洗涤，控制有机相与水相体积比为15:1，稀盐酸浓度为1.5mol/L，使有机相中的镉转到水相中。
步骤6，对步骤5中的洗涤后的有机相用稀硫酸在25℃温度下进行反萃取，产出不含镉的硫酸钴反萃液。
实施例2：一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，包括以下步骤：
步骤1，将硫酸钴原液冷却结晶后得到硫酸钴晶体，硫酸钴晶体溶于水中得到硫酸钴母液，通过结晶提纯，去除一部分杂质。
步骤2，将萃取剂P507用氢氧化钠皂化，萃取剂P507的皂化率为70％，体积分数为25％。然后与硫酸镍溶液混合，进行逆流萃取，形成的有机相为P507镍皂。
步骤3，将P507镍皂加入硫酸钴母液中，有机相与水相体积比为4:1。并调节硫酸钴母液的PH值为5.5，在50℃温度下逆流萃取，使硫酸钴母液中的钴、镉转入有机相，镍保留在水相中，进行有机相和水相分离。
步骤4，对步骤3中分离后的有机相进行萃取，使镍与钴分离。
步骤5，对步骤4中萃取后的有机相用稀盐酸进行洗涤，控制有机相与水相体积比为10:1，稀盐酸浓度为1mol/L，使有机相中的镉转到水相中。
步骤6，对步骤5中的洗涤后的有机相用稀硫酸在30℃温度下进行反萃取，产出不含镉的硫酸钴反萃液。
实施例3：一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，包括以下步骤：
步骤1，将硫酸钴原液冷却结晶后得到硫酸钴晶体，硫酸钴晶体溶于水中得到硫酸钴母液，通过结晶提纯，去除一部分杂质。
步骤2，将萃取剂P507用氢氧化钠皂化，萃取剂P507的皂化率为70％，体积分数为25％。然后与硫酸镍溶液混合，进行逆流萃取，形成的有机相为P507镍皂。
步骤3，将P507镍皂加入硫酸钴母液中，有机相与水相体积比为4:1，其中P507镍皂中添加有仲辛醇，仲辛醇体积分数为3-5％。并调节硫酸钴母液的PH值为5.5，在50℃温度下逆流萃取，使硫酸钴母液中的钴、镉转入有机相，镍保留在水相中，进行有机相和水相分离。
步骤4，对步骤3中分离后的有机相进行萃取，使镍与钴分离。在萃取之前先将有机相放置在富氧环境中，放置时间为2-5min，使二价钴氧化为三价钴，方便镍与钴分离。
步骤5，对步骤4中萃取后的有机相用稀盐酸进行洗涤，控制有机相与水相体积比为10:1，稀盐酸浓度为1mol/L，使有机相中的镉转到水相中。
步骤6，对步骤5中的洗涤后的有机相用稀硫酸在30℃温度下进行反萃取，产出不含镉的硫酸钴反萃液。
为实施上述净化流程采用了一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的净化设备，如图1和图 2所示，该净化装置包括皂化箱1、第一萃取箱2、第二萃取箱3、第三萃取箱4、洗镉箱5和第四萃取箱6，各箱体依次排列分布，且各箱体之间通过有机流槽7相连通。其中第一萃取箱2、第二萃取箱3、第三萃取箱4和第四萃取箱6内均设置有萃取机8和温控装置。
如图2所示，萃取机8包括机架801、定鼓802、转鼓803和电机804，定鼓802固定在机架801上，转鼓803设置在定鼓802内并由电机804驱动转动，所述定鼓802上设置有重相集液腔806、轻相集液腔808、重相出口807、轻相出口809和进料口811，重相集液腔806 设置在轻相集液腔808的上方。转鼓803的上端设置有分堰体805，转鼓803的下端设置有混合器810，硫酸钴溶液由进料口811进入到定鼓802内，然后通过混合器810进入转鼓803 内，在离心作用下重相和轻相通过分堰体805分别进入对应的重相集液腔806和轻相集液腔 808，完成萃取分离过程。
其中定鼓802为金属壳体，如不锈钢等。定鼓802的内表面设置有常规的高分子复合材料层，能耐各种酸、碱和溶剂，
如图2和图3所示，温控装置设置在定鼓802的外侧，温控装置包括保温壳812、吸附层818和热传导件817，保温壳812设置在定鼓802的外侧并与定鼓802的外壁之间形成密封腔813，吸附层818和热传导件817设置在密封腔813内。热传导件817绕设在定鼓802 的外侧，热传导件817可采用铜丝等热传导系数高的金属。吸附层818贴附在定鼓802的外壁上，吸附层818为海绵。优选地，吸附层818为导电海绵，防止在密封腔813内产生静电。
保温壳812上设置有介质输入管814、高压输气管815和负压输出管816，介质输入管 814、高压输气管815和负压输出管816均连通于密封腔813。其中介质输入管814用于输入导热油或易挥发的有机试剂，实现升温和降温功能。高压输气管815用于输入惰性气体，使密封腔813保持高压状态。负压输出管816连接有冷凝器，用于回收气态的换热介质。介质输入管814、高压输气管815和负压输出管816均设置有电磁阀。
在本实施例中，硫酸钴溶液依次通过皂化箱1、第一萃取箱2、第二萃取箱3、第三萃取箱4、洗镉箱5和第四萃取箱6，通过重相、轻相的萃取分离，分离出硫酸钴溶液中的镍、镉等杂质。

Claims (9)

1.一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将硫酸钴原液冷却结晶后得到硫酸钴晶体，硫酸钴晶体溶于水中得到硫酸钴母液；
步骤2，将萃取剂P507用氢氧化钠皂化，并与硫酸镍溶液混合，进行逆流萃取，形成的有机相为P507镍皂；
步骤3，将P507镍皂加入硫酸钴母液中，并调节硫酸钴母液的PH值为5-5.5，在第一设定温度下逆流萃取，使硫酸钴母液中的钴、镉转入有机相，镍保留在水相中，进行有机相和水相分离；
步骤4，对步骤3中分离后的有机相进行萃取，使镍与钴分离；
步骤5，对步骤4中萃取后的有机相用稀盐酸进行洗涤，使有机相中的镉转到水相中；
步骤6，对步骤5中的洗涤后的有机相用稀硫酸在第二设定温度下进行反萃取，产出不含镉的硫酸钴反萃液。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于：所述第一设定温度为40-50℃，所述第二设定温度为25-30℃。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于：步骤2中，所述萃取剂P507的皂化率为70％，体积分数为25％。
4.根据权利要求4所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于：步骤2中，所述P507镍皂中添加有仲辛醇。
5.根据权利要求1所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于：步骤3中有机相与水相体积比为3:1-4:1。
6.根据权利要求1所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于：步骤4中，在萃取之前先将有机相放置在富氧环境中，放置时间为2-5min。
7.根据权利要求1所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的方法，其特征在于：步骤5中，稀盐酸浓度为1-1.5mol/L，有机相与水相体积比为10:1-15:1。
8.根据权利要求1所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的净化设备，其特征在于：包括皂化箱、第一萃取箱、第二萃取箱、第三萃取箱、洗镉箱和第四萃取箱，各箱体之间通过有机流槽相连通。
9.根据权利要求9所述的一种硫酸钴溶液净化除镍、镉杂质的净化设备，其特征在于：所述第一萃取箱、第二萃取箱、第三萃取箱和第四萃取箱内均设置有萃取机和温控装置。
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