JP2023067663A - Production method of cobalt sulfate - Google Patents

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高志 金子
Takashi Kaneko
寛人 渡邉
Hiroto Watanabe
秀樹 大原
Hideki Ohara
敬司 工藤
Takashi Kudo
達也 檜垣
Tatsuya Higaki
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Abstract

To provide a production method of a highly pure cobalt sulfate without using an electrolysis process.SOLUTION: A production method of obtaining cobalt sulfate by removing impurities from a cobalt chloride solution containing one or more kinds of impurities of copper, zinc, manganese, calcium, and magnesium includes: (1) a prestage step including a copper removal step S1 of adding a sulfating agent to a cobalt chloride solution to generate, separate and remove a precipitation of a sulfide of copper, and a first solvent extraction step S2 of bringing a cobalt chloride solution into contact with an organic solvent containing alkylphosphoric acid-based extractant to extract into the organic solvent, thereby, separating and removing zinc, manganese, and calcium; and (2) a poststage step including a second solvent extraction step S3 of adjusting a pH of the cobalt chloride solution after the prestage step, to 4.0-7.0, bringing the cobalt chloride solution into contact with an organic solvent containing a carboxylic acid-based extractant containing 1 vol.% or more of strait-chain carboxylic acid, and thereafter subjecting to back-extraction with sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、硫酸コバルトの製造方法に関する。更に詳しくは、塩化コバルト溶液中に含まれる不純物元素を除去して、純度の高い硫酸コバルトを得る製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing cobalt sulfate. More particularly, it relates to a production method for obtaining high-purity cobalt sulfate by removing impurity elements contained in a cobalt chloride solution.

コバルトは、特殊合金の添加元素としての用途以外に、磁性材料やリチウムイオン二次電池の原料として工業的用途に広く使用されている有価金属である。とくに最近では、リチウムイオン二次電池がモバイル機器や電気自動車のバッテリーとして多く用いられ、これに伴ってコバルトの需要も急速に拡大している。しかしながらコバルトはニッケル製錬や銅製錬の副産物として産出されるものが大半を占めているため、コバルトの製造においてはニッケルや銅を始めとする不純物との分離が重要な要素技術となっている。 Cobalt is a valuable metal that is widely used in industrial applications as a raw material for magnetic materials and lithium-ion secondary batteries, in addition to being used as an additive element in special alloys. In particular, recently, lithium ion secondary batteries have been widely used as batteries for mobile devices and electric vehicles, and along with this, the demand for cobalt is rapidly expanding. However, most of cobalt is produced as a by-product of nickel smelting and copper smelting, so separation from impurities such as nickel and copper is an important elemental technology in the production of cobalt.

たとえば、ニッケルの湿式製錬において副産物としてのコバルトを回収する場合、まずニッケルとコバルトを含む溶液を得るため、原料を鉱酸や酸化剤等を用いて溶液に浸出または抽出するかもしくは溶解処理に付される。さらに、得られた酸性溶液中に含まれるニッケルとコバルトは、従来から公知の方法により各種の有機抽出剤を用いた溶媒抽出法によって分離回収されることが多い。
しかし、得られたコバルト溶液には処理原料に由来する各種不純物が含有されることが多い。
For example, when recovering cobalt as a by-product in nickel hydrometallurgy, first, in order to obtain a solution containing nickel and cobalt, the raw material is leached or extracted into a solution using a mineral acid or an oxidizing agent, or is subjected to a dissolution treatment. attached. Furthermore, nickel and cobalt contained in the obtained acidic solution are often separated and recovered by a conventionally known method by solvent extraction using various organic extractants.
However, the obtained cobalt solution often contains various impurities derived from the processing raw material.

そこで、上記溶媒抽出法によってニッケルが分離回収された後のコバルト溶液から、更にマンガン、銅、亜鉛、カルシウムおよびマグネシウム等の不純物元素を除去することが必要になる。
しかも、不純物含有量の少ない高純度コバルト製品を製造するためには、予めコバルトを含有するニッケル溶液から分離回収されたコバルト溶液中の不純物元素を除去した後、電解工程あるいは晶析等によってコバルトを製品化する必要があった。
Therefore, it is necessary to further remove impurity elements such as manganese, copper, zinc, calcium and magnesium from the cobalt solution after nickel has been separated and recovered by the solvent extraction method.
Moreover, in order to produce a high-purity cobalt product with a low impurity content, it is necessary to remove the impurity elements from the cobalt solution that has been separated and recovered from the cobalt-containing nickel solution in advance, and then remove the cobalt by electrolysis or crystallization. It had to be produced.

コバルト溶液中の不純物元素の除去方法として、特許文献1、2に記載の従来技術がある。
特許文献1には、(1)コバルト溶液に硫化剤を添加し、酸化還元電位(ORP)(Ag/AgCl電極基準)を50mV以下且つpHを0.3~2.4に調整して、硫化銅沈殿と脱銅精製液とを得る脱銅工程、(2)該脱銅精製液に酸化剤と中和剤を添加し、酸化還元電位(Ag/AgCl電極基準)を950~1050mV且つpHを2.4~3.0に調整して、マンガン沈殿と脱マンガン精製液とを得る脱マンガン工程、(3)該脱マンガン精製液に抽出剤としてアルキルリン酸を用い、脱マンガン精製液中の亜鉛、カルシウム及び微量不純物を抽出分離する溶媒抽出工程、を含むコバルト溶液の精製方法が開示されている。
特許文献2には、塩酸濃度2~6mol/Lの塩化コバルト溶液を陰イオン交換樹脂に接触させ、陰イオン交換樹脂に対する分配係数がコバルト塩化物錯体のそれよりも大きい錯体を形成する鉄、亜鉛、スズ等の金属不純物を吸着させて分離する技術が記載されている。
Patent Documents 1 and 2 disclose conventional techniques for removing impurity elements in a cobalt solution.
Patent Document 1 describes (1) adding a sulfiding agent to a cobalt solution, adjusting the oxidation-reduction potential (ORP) (based on Ag/AgCl electrode) to 50 mV or less and pH to 0.3 to 2.4, and sulfiding (2) adding an oxidizing agent and a neutralizing agent to the copper-removing purification solution, and increasing the oxidation-reduction potential (based on Ag/AgCl electrode) to 950 to 1050 mV and the pH; 2.4 to 3.0 to obtain a manganese precipitate and a demanganized purified liquid; A method for purifying a cobalt solution is disclosed that includes a solvent extraction step to extract zinc, calcium and trace impurities.
In Patent Document 2, a cobalt chloride solution with a hydrochloric acid concentration of 2 to 6 mol/L is brought into contact with an anion exchange resin, and iron and zinc that form a complex having a partition coefficient with respect to the anion exchange resin greater than that of the cobalt chloride complex. , a technique of adsorbing and separating metal impurities such as tin.

上記特許文献1に記載された抽出剤としてアルキルリン酸を用いる溶媒抽出方法は、亜鉛やカルシウムに対して高い分離性能を有している。しかし、塩酸濃度2~6mol/Lの塩化コバルト溶液の場合には、陰イオン交換樹脂によるイオン交換法やアミン系抽出剤による溶媒抽出法の方が、上記アルキルリン酸を用いる溶媒抽出法に比べてより高い亜鉛とコバルトの分離性能を有している。
また、塩化コバルト溶液中のごく微量の亜鉛を除去する場合は、イオン交換法による方が工程及び操作が簡単であるため、効率的且つ経済的である。
The solvent extraction method using alkyl phosphoric acid as an extractant described in Patent Document 1 has high separation performance for zinc and calcium. However, in the case of a cobalt chloride solution with a hydrochloric acid concentration of 2 to 6 mol/L, the ion exchange method using an anion exchange resin and the solvent extraction method using an amine-based extractant are better than the solvent extraction method using the above-mentioned alkyl phosphoric acid. It has higher zinc and cobalt separation performance.
Further, when removing a very small amount of zinc in a cobalt chloride solution, the ion exchange method is more efficient and economical because the steps and operations are simpler.

このような観点から、マンガン、銅、亜鉛を含有する塩化コバルト溶液から、これら不純物元素を除去する方法として、上記特許文献1の精製方法と特許文献2の分離技術を組み合わせた方法が提案されている(たとえば特許文献3)。
特許文献3の段落0022に記載する高純度塩化コバルト製造方法は、ニッケルとコバルトを分離する溶媒抽出工程、マンガンを除去する脱マンガン工程、銅を除去する脱銅工程、亜鉛を除去する脱亜鉛工程および電解工程を含んでいる。
脱亜鉛工程では、脱銅工程で得られた塩化コバルト水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させて亜鉛を吸着除去する。電解工程では脱亜鉛工程で得た高純度塩化コバルト水溶液を電解給液として用い、金属コバルト(電気コバルトともいわれる)を製造するものである。
From this point of view, as a method for removing these impurity elements from a cobalt chloride solution containing manganese, copper, and zinc, a method combining the purification method of Patent Document 1 and the separation technology of Patent Document 2 has been proposed. (For example, Patent Document 3).
The method for producing high-purity cobalt chloride described in paragraph 0022 of Patent Document 3 includes a solvent extraction step for separating nickel and cobalt, a demanganization step for removing manganese, a decoppering step for removing copper, and a dezincing step for removing zinc. and electrolysis steps.
In the dezincification step, the cobalt chloride aqueous solution obtained in the decopperization step is brought into contact with an anion exchange resin to adsorb and remove zinc. In the electrolysis step, the high-purity cobalt chloride aqueous solution obtained in the dezincification step is used as an electrolysis supply liquid to produce metallic cobalt (also called electrolytic cobalt).

一方、前述したように、最近ではリチウムイオン二次電池の原料用としてコバルトの需要が拡大し、硫酸コバルト溶液あるいは硫酸コバルト結晶の形態が望まれる。
特許文献3の従来技術で得られた金属コバルトから硫酸コバルト結晶を得ようとすれば、金属コバルトを硫酸で溶解して硫酸コバルト溶液を得、さらにこの溶液を晶析して、硫酸コバルト結晶を得ることができる。しかしながら、この製法を用いると、工程の増加や薬剤費の増加により製造コストが高くなる。また、板状の金属コバルトは、耐蝕合金に用いられるように硫酸への溶解速度が遅く、短時間で溶解するためには、板状の金属コバルトをアトマイズ処理等によって粉末状にする必要がある。
このため、金属コバルトを経由することなく、直接的に塩化コバルト溶液から硫酸コバルト溶液を得る方法が望まれてきた。
On the other hand, as described above, the demand for cobalt as a raw material for lithium ion secondary batteries has increased recently, and cobalt sulfate solutions or cobalt sulfate crystals are desired.
In order to obtain cobalt sulfate crystals from metallic cobalt obtained by the prior art of Patent Document 3, the metallic cobalt is dissolved in sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution, and this solution is further crystallized to obtain cobalt sulfate crystals. Obtainable. However, when this manufacturing method is used, manufacturing costs increase due to an increase in the number of steps and an increase in the cost of chemicals. In addition, plate-like metallic cobalt has a slow dissolution rate in sulfuric acid as it is used in corrosion-resistant alloys, and in order to dissolve it in a short time, it is necessary to powderize the plate-like metallic cobalt by atomizing treatment or the like. .
Therefore, there has been a demand for a method of directly obtaining a cobalt sulfate solution from a cobalt chloride solution without going through metallic cobalt.

特開2004-285368号公報JP-A-2004-285368 特開2001-020021号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-020021 特開2020-19664号公報JP 2020-19664 A

本発明は、上記実情に鑑みて提案されたものであり、不純物を含む塩化コバルト溶液から、電解工程を用いることなく不純物とコバルトを分離し、純度の高い硫酸コバルトを製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of the above circumstances, and provides a method for producing cobalt sulfate of high purity by separating impurities and cobalt from a cobalt chloride solution containing impurities without using an electrolysis step. With the goal.

第1発明の硫酸コバルトの製造方法は、銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウムの1種以上の不純物を含む塩化コバルト溶液から前記不純物を除去して硫酸コバルトを得る製造方法であって、前段工程は、前記塩化コバルト溶液に硫化剤を添加し銅の硫化物の沈殿を生成させて分離除去する脱銅工程と、前記塩化コバルト溶液にアルキルリン酸系抽出剤を含む有機溶媒を接触させ、該有機溶媒に亜鉛、マンガンおよびカルシウムを抽出して分離除去する第1溶媒抽出工程を含んでおり、後段工程は、前記前段工程を経た塩化コバルト溶液のpHを4.0~7.0に調整し、次いで直鎖カルボン酸を1体積%以上含むカルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、該有機溶媒にコバルトを抽出させた後、硫酸でコバルトを逆抽出して硫酸コバルト溶液を得る第2溶媒抽出工程からなることを特徴とする。
第2発明の硫酸コバルトの製造方法は、第1発明において、前記前段工程が、前記脱銅工程および前記第1溶媒抽出工程の順に実行されることを特徴とする。
第3発明の硫酸コバルトの製造方法は、第1発明において、前記前段工程が、前記第1溶媒抽出工程および前記脱銅工程の順に実行されることを特徴とする。
第4発明の硫酸コバルトの製造方法は第1発明において、前記第2溶媒抽出工程を経て得た硫酸コバルト溶液を晶析工程に付し、硫酸コバルトの結晶を得ることを特徴とする。
第5発明の硫酸コバルトの製造方法は、第1、第2、第3または第4発明において、前記脱銅工程において、硫化剤を添加した塩化コバルド溶液に酸化剤および中和剤を添加して酸化還元電位を-100~200mV(Ag/AgCl電極基準)に、かつpHを1.3~3.0に調整することを特徴とする。
第6発明の硫酸コバルトの製造方法は、第1、第2、第3または第4発明において、前記第1溶媒抽出工程におけるアルキルリン酸系抽出剤が、リン酸水素ビス(2-エチルヘキシル)であり、銅が除去された塩化コバルト溶液のpHを1.5~3.0に調整して前記抽出剤を用いた溶媒抽出に付し、不純物元素を有機溶媒中に抽出することを特徴とする。
第7発明の硫酸コバルトの製造方法は、第1、第2、第3または第4発明において、前記第2溶媒抽出工程における前記抽出工程に続けて、コバルトを抽出した有機溶媒に硫酸溶液を接触させて、pHを2.0~4.5に調整し、コバルトを硫酸溶液に逆抽出する逆抽出工程を実行することを特徴とする。
A method for producing cobalt sulfate according to a first aspect of the present invention is a method for producing cobalt sulfate by removing impurities from a cobalt chloride solution containing one or more impurities of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium, comprising: is a decoppering step in which a sulfiding agent is added to the cobalt chloride solution to form a precipitate of copper sulfide to be separated and removed; It includes a first solvent extraction step in which zinc, manganese and calcium are extracted into an organic solvent and separated and removed. Then, it is brought into contact with an organic solvent containing a carboxylic acid-based extractant containing 1% by volume or more of a straight-chain carboxylic acid, and after cobalt is extracted with the organic solvent, the cobalt is back-extracted with sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution. It is characterized by comprising a two-solvent extraction process.
A method for producing cobalt sulfate according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the preceding step is performed in the order of the decoppering step and the first solvent extraction step.
A method for producing cobalt sulfate according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the first stage step is performed in the order of the first solvent extraction step and the copper removal step.
A fourth aspect of the invention is a method for producing cobalt sulfate in the first aspect, wherein the cobalt sulfate solution obtained through the second solvent extraction step is subjected to a crystallization step to obtain crystals of cobalt sulfate.
A method for producing cobalt sulfate according to a fifth aspect of the invention is the method according to the first, second, third or fourth aspect, wherein in the decoppering step, an oxidizing agent and a neutralizing agent are added to a cobalt chloride solution to which a sulfiding agent has been added. It is characterized by adjusting the oxidation-reduction potential to −100 to 200 mV (based on Ag/AgCl electrode) and the pH to 1.3 to 3.0.
A method for producing cobalt sulfate according to a sixth invention is characterized in that, in the first, second, third or fourth invention, the alkyl phosphate-based extractant in the first solvent extraction step is bis(2-ethylhexyl) hydrogen phosphate. The pH of the cobalt chloride solution from which copper has been removed is adjusted to 1.5 to 3.0 and subjected to solvent extraction using the extractant to extract the impurity elements into the organic solvent. .
A method for producing cobalt sulfate according to a seventh invention is characterized in that, in the first, second, third or fourth invention, following the extraction step in the second solvent extraction step, a sulfuric acid solution is brought into contact with the organic solvent from which cobalt has been extracted. and adjusting the pH to 2.0 to 4.5, and performing a back-extraction step of back-extracting cobalt into a sulfuric acid solution.

第1発明によれば、不純物を含む塩化コバルト溶液から、前段工程に含まれる脱銅工程と第1溶媒抽出工程により銅、亜鉛、マンガンおよびカルシウムが除去でき、後段工程に含まれる第2溶媒抽出工程によってマグネシウムを除去できる。したがって、電解工程を用いることなく高純度の硫酸コバルトを製造することができる。また、抽出剤に直鎖カルボン酸1体積%以上を含むことで、酸化した3価の形態のコバルトイオンの発生を抑制することができ、逆抽出工程でのコバルトの回収効率を高く維持できる。
第2発明によれば、不純物を含む塩化コバルト溶液から、脱銅工程と第1溶媒抽出工程をその順で実行することで、銅、亜鉛、マンガンおよびカルシウムを分離除去できるので、第2溶媒抽出工程でマグネシウムを分離除去すれば不純物が除去された高純度の硫酸コバルト溶液を得ることができる。
第3発明によれば、不純物を含む塩化コバルト溶液から、第1溶媒抽出工程と脱銅工程をその順で実行することで、銅、亜鉛、マンガンおよびカルシウムを分離除去できるので、第2溶媒抽出工程でマグネシウムを分離除去すれば不純物が除去された高純度の硫酸コバルト溶液を得ることができる。
第4発明によれば、さらに晶析工程を実行することで硫酸コバルト溶液から高純度の硫酸コバルト結晶を得ることができる。
第5発明によれば、酸化還元電位とpHを適正範囲に調整することで、塩化コバルト溶液から銅の硫化物を沈殿させて充分に除去すると共にコバルトの共沈殿を抑制することができる。
第6発明によれば、pHを1.5~3.0に調整することで、コバルトを水相に残して、亜鉛、マンガンおよびカルシウムを抽出してコバルトと分離することができる。
第7発明によれば、pHを4.0~7.0という低pH側に調整しても、コバルトをカルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒に接触させて抽出することができる。また、低pH側で抽出できるので、水酸化物などの澱物が発生しづらく、その結果クラッドが形成されにくくなるので操業が安定する。
According to the first invention, copper, zinc, manganese, and calcium can be removed from the cobalt chloride solution containing impurities by the decoppering step and the first solvent extraction step included in the former step, and the second solvent extraction included in the latter step. Magnesium can be removed by the process. Therefore, high-purity cobalt sulfate can be produced without using an electrolytic process. In addition, by containing 1% by volume or more of the straight-chain carboxylic acid in the extractant, the generation of oxidized trivalent cobalt ions can be suppressed, and the recovery efficiency of cobalt in the back extraction step can be maintained at a high level.
According to the second invention, copper, zinc, manganese, and calcium can be separated and removed from the cobalt chloride solution containing impurities by performing the decoppering step and the first solvent extraction step in that order, so that the second solvent extraction can be performed. A high-purity cobalt sulfate solution from which impurities are removed can be obtained by separating and removing magnesium in the process.
According to the third invention, copper, zinc, manganese, and calcium can be separated and removed from the cobalt chloride solution containing impurities by performing the first solvent extraction step and the copper removal step in that order, so that the second solvent extraction can be performed. A high-purity cobalt sulfate solution from which impurities are removed can be obtained by separating and removing magnesium in the process.
According to the fourth invention, high-purity cobalt sulfate crystals can be obtained from the cobalt sulfate solution by further performing the crystallization step.
According to the fifth invention, by adjusting the oxidation-reduction potential and pH to appropriate ranges, copper sulfide can be precipitated and sufficiently removed from the cobalt chloride solution, and co-precipitation of cobalt can be suppressed.
According to the sixth invention, by adjusting the pH to 1.5 to 3.0, zinc, manganese and calcium can be extracted and separated from cobalt while cobalt remains in the aqueous phase.
According to the seventh invention, even if the pH is adjusted to the low pH side of 4.0 to 7.0, cobalt can be extracted by bringing it into contact with an organic solvent containing a carboxylic acid-based extractant. In addition, since extraction can be performed at a low pH, precipitates such as hydroxides are less likely to occur, and as a result, crud is less likely to form, resulting in stable operation.

本発明に係る硫酸コバルトの製造方法の原理図である。1 is a principle diagram of a method for producing cobalt sulfate according to the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態に係る硫酸コバルトの製造方法を示す工程図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is process drawing which shows the manufacturing method of cobalt sulfate which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図2に示す硫酸コバルトの製造方法を示す詳細工程図である。3 is a detailed process diagram showing a method for producing cobalt sulfate shown in FIG. 2. FIG. 図3に示す第1溶媒抽出工程S2の詳細工程図である。FIG. 4 is a detailed process diagram of a first solvent extraction step S2 shown in FIG. 3; 図3に示す第2溶媒抽出工程S3の詳細工程図である。FIG. 4 is a detailed process diagram of a second solvent extraction step S3 shown in FIG. 3; 本発明の第2実施形態に係る硫酸コバルトの製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the cobalt sulfate which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図6に示す硫酸コバルトの製造方法を示す詳細工程図である。7 is a detailed process diagram showing a method for producing cobalt sulfate shown in FIG. 6. FIG. 図7に示す第1溶媒抽出工程S2の詳細工程図である。FIG. 8 is a detailed process diagram of a first solvent extraction step S2 shown in FIG. 7; 図7に示す第2溶媒抽出工程S3の詳細工程図である。FIG. 8 is a detailed process diagram of a second solvent extraction step S3 shown in FIG. 7;

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。 Specific embodiments of the present invention will be described in detail below. In addition, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible without changing the gist of the present invention.

(本発明の基本原理)
本発明に係る硫酸コバルトの製造方法の基本原理を、図1に基づき説明する。
本発明は、銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウムの1種以上の不純物を含む塩化コバルト溶液から前記不純物を除去して硫酸コバルトを得る製造方法であって、
(1)前段工程は、前記塩化コバルト溶液に硫化剤を添加し銅の硫化物の沈殿を生成させて分離除去する脱銅工程S1と、前記塩化コバルト溶液にアルキルリン酸系抽出剤を含む有機溶媒を接触させ、該有機溶媒に亜鉛、マンガンおよびカルシウムを抽出して分離除去する第1溶媒抽出工程S2を含んでおり、
(2)後段工程は、前記前段工程を経た塩化コバルト溶液のpHを4.0~7.0に調整し、次いで直鎖カルボン酸を1体積%以上含むカルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、該有機溶媒にコバルトを抽出させた後、硫酸でコバルトを逆抽出して硫酸コバルト溶液を得る第2溶媒抽出工程S3からなることを特徴とする。
前記前段工程は、脱銅工程S1および第1溶媒抽出工程S2の順に実行されるものであってもよく、第1溶媒抽出工程S2および脱銅工程S1の順に実行されるものであってもよい。後段工程に含まれる第2溶媒抽出工程S3は、前段工程の後で実行される。
(Basic principle of the present invention)
The basic principle of the method for producing cobalt sulfate according to the present invention will be described with reference to FIG.
The present invention provides a production method for obtaining cobalt sulfate by removing impurities from a cobalt chloride solution containing one or more impurities of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium, comprising:
(1) The former step includes a decoppering step S1 in which a sulfiding agent is added to the cobalt chloride solution to form a precipitate of copper sulfide to separate and remove it, and an organic A first solvent extraction step S2 of contacting a solvent and extracting zinc, manganese and calcium into the organic solvent to separate and remove them,
(2) In the latter step, the pH of the cobalt chloride solution that has undergone the previous step is adjusted to 4.0 to 7.0, and then the solution is added to an organic solvent containing a carboxylic acid-based extractant containing 1% by volume or more of a straight-chain carboxylic acid. It is characterized by comprising a second solvent extraction step S3 for obtaining a cobalt sulfate solution by contacting and extracting cobalt with the organic solvent and then back-extracting the cobalt with sulfuric acid.
The preceding step may be performed in the order of the copper removal step S1 and the first solvent extraction step S2, or may be performed in the order of the first solvent extraction step S2 and the copper removal step S1. . The second solvent extraction step S3 included in the latter step is performed after the former step.

本発明では、前記各工程S1~S3の後で、必要に応じて硫酸コバルト溶液から結晶を析出させる晶析工程S4を実行する。晶析工程S4を実行すれば、溶液から結晶を析出させて硫酸コバルト結晶を得ることができる。 In the present invention, a crystallization step S4 of precipitating crystals from a cobalt sulfate solution is carried out as necessary after each of the steps S1 to S3. By performing the crystallization step S4, crystals can be precipitated from the solution to obtain cobalt sulfate crystals.

本発明において、第1溶媒抽出工程S2の後、および(または)第2溶媒抽出工程S3の後で、液中に混入した有機成分を分離除するために活性炭カラム等の油水分離装置に供する工程を追加してもよい。 In the present invention, after the first solvent extraction step S2 and/or after the second solvent extraction step S3, the step of subjecting the liquid to an oil-water separator such as an activated carbon column in order to separate and remove organic components mixed in the liquid. may be added.

本発明において出発原料とする塩化コバルト溶液は、不純物元素として銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウムのうち1種類以上を含むものである。このような不純物を含む塩化コバルト溶液であれば本発明の適用に何ら限定されるものではないが、とくにニッケル製錬の溶媒抽出工程において、コバルトを含有したニッケル溶液からアルキルリン酸系抽出剤やアミン系抽出剤によってニッケルが分離回収された後の塩化コバルト溶液に好適に適用される。 The cobalt chloride solution used as a starting material in the present invention contains one or more of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium as impurity elements. The application of the present invention is not limited at all as long as the cobalt chloride solution contains such impurities. It is preferably applied to a cobalt chloride solution after nickel has been separated and recovered by an amine-based extractant.

本発明によれば、塩化コバルト溶液から、脱銅工程S1により銅の硫化物沈殿を生成させて銅を除去し、第1溶媒抽出工程S2により亜鉛、マンガンおよびカルシウムを分離除去し、第2溶媒抽出工程S3によりマグネシウムを分離除去して、高純度の硫酸コバルト溶液を得ることができる。したがって、電解工程を用いることなく不純物とコバルトを分離して直接に高純度の硫酸コバルト溶液を製造することができる。 According to the present invention, copper is removed from the cobalt chloride solution by producing copper sulfide precipitates in the decoppering step S1, zinc, manganese and calcium are separated and removed in the first solvent extraction step S2, and the second solvent is A high-purity cobalt sulfate solution can be obtained by separating and removing magnesium in the extraction step S3. Therefore, a high-purity cobalt sulfate solution can be directly produced by separating impurities and cobalt without using an electrolytic process.

(第1実施形態)
硫酸コバルトの製造方法の第1実施形態について、図2~図5に基づき説明する。図2は第1実施形態における全工程を示す図であり、図3は、図2に示す各工程S1~S3の詳細をまとめて示したものである。
第1実施形態は、図2に示すように、前段工程において、先に脱銅工程S1、ついで第1溶媒抽出工程S2の順で実行するものである。
(First embodiment)
A first embodiment of a method for producing cobalt sulfate will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 2 is a diagram showing all the steps in the first embodiment, and FIG. 3 shows details of each step S1 to S3 shown in FIG.
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the copper removal step S1 and then the first solvent extraction step S2 are performed in the order of the former steps.

(脱銅工程S1)
脱銅工程S1を図3に基づき説明する。
脱銅工程S1は、出発原料である銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウムの1種類以上の不純物を含む塩化コバルト溶液に硫化剤を添加することにより行う。また、酸化剤および中和剤を添加して、塩化コバルト溶液の酸化還元電位を-100~200mV(Ag/AgCl電極基準)に、かつpHを1.3~3.0に調整する。
本工程により、塩化コバルト溶液から銅の硫化物の沈殿を生成させて分離し、銅が除去された塩化コバルト溶液を得ることができる。
(Decopper step S1)
The copper removal step S1 will be explained based on FIG.
The copper removal step S1 is performed by adding a sulfiding agent to a cobalt chloride solution containing one or more impurities of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium, which are starting materials. Also, an oxidizing agent and a neutralizing agent are added to adjust the oxidation-reduction potential of the cobalt chloride solution to −100 to 200 mV (based on Ag/AgCl electrode) and the pH to 1.3 to 3.0.
By this step, a precipitate of copper sulfide is generated and separated from the cobalt chloride solution, and a cobalt chloride solution from which copper has been removed can be obtained.

塩化コバルト溶液中の銅は、下記式1、式2あるいは式3に従って硫化銅の沈殿物を生成して、溶液中から除去される。
CuCl+HS→CuS↓+2HCl・・・(式1)
CuCl+NaS→CuS↓+2NaCl・・・(式2)
CuCl+NaHS→CuS↓+NaCl+HCl・・・(式3)
Copper in the cobalt chloride solution is removed from the solution by forming a precipitate of copper sulfide according to Equation 1, Equation 2 or Equation 3 below.
CuCl 2 +H 2 S→CuS↓+2HCl (Formula 1)
CuCl 2 +Na 2 S→CuS↓+2NaCl (Formula 2)
CuCl 2 +NaHS→CuS↓+NaCl+HCl (Formula 3)

上記脱銅工程S1では、塩化コバルト溶液の酸化還元電位を-100~200mV(Ag/AgCl電極基準)に、かつpHを1.3~3.0に調整しておくと、硫化物として銅を充分に除去することができ、しかもコバルトの共沈殿を抑制することができる。
仮に、酸化還元電位が200mVを超えると溶液中の銅の除去が不十分となり、酸化還元電位が-100mV未満ではコバルトの共沈殿量が増加するため好ましくない。また、pHが1.3未満では、溶液中の銅の除去が不十分となると共に、生成する硫化物沈殿のろ過性が悪化する。pHが3.0を超えると、銅の除去に伴うコバルト共沈殿量が増加するため好ましくない。
In the decoppering step S1, the oxidation-reduction potential of the cobalt chloride solution is adjusted to −100 to 200 mV (based on Ag/AgCl electrode) and the pH is adjusted to 1.3 to 3.0. It can be sufficiently removed and, moreover, the co-precipitation of cobalt can be suppressed.
If the oxidation-reduction potential exceeds 200 mV, the removal of copper in the solution becomes insufficient, and if the oxidation-reduction potential is less than -100 mV, the amount of co-precipitation of cobalt increases, which is not preferable. On the other hand, if the pH is less than 1.3, the removal of copper in the solution becomes insufficient, and the filterability of the sulfide precipitate that forms deteriorates. If the pH exceeds 3.0, the amount of cobalt co-precipitation increases due to the removal of copper, which is not preferable.

上記酸化還元電位の調整は、硫化剤の添加量を調整することにより行うことができる。硫化剤としては、とくに限定されるものではないが、硫化水素ガス、硫化ナトリウムや水硫化ナトリウムの結晶や水溶液等を用いることができる。
また、上記pHの調整は、硫化剤として硫化水素や水硫化ナトリウムを用いる場合は、硫化剤の添加量調整と中和剤の添加によって行われる。中和剤としては、特に限定されるものではなく、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸コバルト等のアルカリ塩を用いることができる。また、硫化剤の投入により、酸化還元電位が所望した値より低くなった場合、酸化剤の添加により調整できる。たとえば、溶液中に空気を導入して撹拌する、あるいは過酸化水素溶液を添加する、ことで調整できる。
The oxidation-reduction potential can be adjusted by adjusting the amount of the sulfiding agent added. The sulfiding agent is not particularly limited, but hydrogen sulfide gas, crystals or aqueous solutions of sodium sulfide or sodium hydrosulfide can be used.
When hydrogen sulfide or sodium hydrosulfide is used as the sulfiding agent, the pH is adjusted by adjusting the addition amount of the sulfiding agent and adding a neutralizing agent. The neutralizing agent is not particularly limited, and alkali salts such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, sodium carbonate and cobalt carbonate can be used. Moreover, when the oxidation-reduction potential becomes lower than the desired value due to the introduction of the sulfurizing agent, it can be adjusted by adding the oxidizing agent. For example, it can be adjusted by introducing air into the solution and stirring it, or by adding a hydrogen peroxide solution.

(第1溶媒抽出工程S2)
第1溶媒抽出工程S2を図3および図4に基づき説明する。
第1溶媒抽出工程S2は、前記脱銅工程S1を経た塩化コバルト溶液にアルキルリン酸系抽出剤を含む有機溶媒を接触させ、該有機溶媒に亜鉛、マンガンおよびカルシウムを抽出して分離除去する工程である。
(First solvent extraction step S2)
1st solvent extraction process S2 is demonstrated based on FIG.3 and FIG.4.
In the first solvent extraction step S2, the cobalt chloride solution that has undergone the copper removal step S1 is brought into contact with an organic solvent containing an alkyl phosphate-based extractant, and zinc, manganese, and calcium are extracted from the organic solvent and separated and removed. is.

有機溶媒としては、アルキルリン酸系抽出剤を希釈剤で希釈したものが用いられる。アルキルリン酸系抽出剤として、リン酸水素ビス(2-エチルヘキシル)(商品名D2EHPA)、(2-エチルヘキシル)ホスホン酸2-エチルヘキシル(商品名PC-88A)、ジ(2,4,4-トリメチルペンチル)ホスフィン酸(商品名CYANEX272)が挙げられる。これらの中でも、銅が除去された塩化コバルト溶液から、亜鉛、マンガンおよびカルシウムを分離する場合、コバルトとの分離性が高いリン酸水素ビス(2-エチルヘキシル)を抽出剤として用いることが好ましい。 As the organic solvent, an alkyl phosphate-based extractant diluted with a diluent is used. As alkyl phosphate-based extractants, bis(2-ethylhexyl) hydrogen phosphate (trade name D2EHPA), (2-ethylhexyl) 2-ethylhexyl phosphonate (trade name PC-88A), di(2,4,4-trimethyl) pentyl)phosphinic acid (trade name CYANEX272). Among these, bis(2-ethylhexyl) hydrogen phosphate is preferably used as an extractant because it is highly separable from cobalt when zinc, manganese and calcium are separated from a cobalt chloride solution from which copper has been removed.

希釈剤は抽出剤を溶解可能なものであれば特に限定されない。希釈剤として、たとえば、ナフテン系溶剤、芳香族系溶剤を用いることができる。抽出剤の濃度は、10~60体積%に調整することが好ましく、20~50%体積%に調整することがより望ましい。抽出剤の濃度がこの範囲であると、濃度の高い不純物元素も分配比(有機中の元素濃度/溶液中の元素濃度)が低い不純物元素も充分に抽出できる。一方、抽出剤の濃度が10%未満では、濃度の高い不純物元素や分配比が低い不純物元素を十分に抽出できず、塩化コバルト溶液に残留しやすくなる。また、抽出剤の濃度が60%を超えると有機溶媒の粘度が高くなり、有機溶媒(有機相)と塩化コバルト溶液(水相)の抽出操作後の相分離性が悪化する。 The diluent is not particularly limited as long as it can dissolve the extractant. As a diluent, for example, a naphthenic solvent or an aromatic solvent can be used. The concentration of the extractant is preferably adjusted to 10-60% by volume, more preferably 20-50% by volume. When the concentration of the extracting agent is within this range, both high-concentration impurity elements and low distribution ratios (concentration of element in organic substance/concentration of element in solution) can be sufficiently extracted. On the other hand, if the concentration of the extracting agent is less than 10%, impurity elements with high concentrations and impurity elements with low distribution ratios cannot be sufficiently extracted and tend to remain in the cobalt chloride solution. On the other hand, when the concentration of the extractant exceeds 60%, the viscosity of the organic solvent increases, and the phase separation between the organic solvent (organic phase) and the cobalt chloride solution (aqueous phase) deteriorates after the extraction operation.

アルキルリン酸系抽出剤のような酸性抽出剤は、式4に示すように、その抽出剤の持つ-Hが水相中の陽イオンと置換して金属塩を形成することによって金属イオンを抽出する抽出剤である。一般的に、pHが高くなると金属イオンが有機相に抽出されやすくなり、pHを低くすると式4の反応が逆方向に進み、有機相に抽出された金属イオンが水相に逆抽出されやすくなる。
金属イオンの種類によって、抽出されるpHが異なため、酸性抽出剤を用いた溶媒抽出工程ではpHを制御することで目的の元素と不純物元素の分離を行う。
nRHorg + Mn+ aq → MRnorg + nH aq・・・(式4)
ここで、式中のRHは酸性抽出剤、Mn+はn価の金属イオン、orgは有機相、aqは水相を示す。
An acidic extractant such as an alkyl phosphate-based extractant extracts metal ions by replacing the -H of the extractant with cations in the aqueous phase to form a metal salt, as shown in Equation 4. It is an extractant that In general, the higher the pH, the easier it is for metal ions to be extracted into the organic phase, and the lower the pH, the more the reaction of formula 4 proceeds in the opposite direction, and the more likely it is that the metal ions extracted into the organic phase will be back-extracted into the aqueous phase. .
Since the extracted pH differs depending on the type of metal ion, the target element and the impurity element are separated by controlling the pH in the solvent extraction step using an acidic extractant.
nRH org + M n + aq → MR norg + nH + aq (equation 4)
In the formula, RH is an acidic extractant, Mn + is an n-valent metal ion, org is an organic phase, and aq is an aqueous phase.

そこで、第1溶媒抽出工程S2では、銅が除去された塩化コバルト溶液のpHを1.5~3.0に調整することが望ましい。このpH領域では、亜鉛、マンガンおよびカルシウムの抽出率は、コバルトの抽出率より高い傾向を示し、コバルトを水相に残し、これらの不純物元素を有機相に抽出することでコバルトと分離することが可能である。
pHが1.5未満では、これらの不純物の抽出率が低く、コバルトとの分離が困難となり、pHが3.0を超えると、コバルトの抽出率も大きくなり、不純物との分離性が低下する。pHが1.5~3.0に調整した場合、コバルトの一部が抽出される場合もあるが、抽出後の有機相を抽出時より低いpHの塩酸溶液と接触させ、コバルトを逆抽出して回収し、コバルトのロスを低減することもできる。
さらに、この有機相とpH1以下の酸性溶液を接触させると、抽出されたほとんどの金属イオンを水相に逆抽出することができ、逆抽出後の有機相を再利用できる。
Therefore, in the first solvent extraction step S2, it is desirable to adjust the pH of the cobalt chloride solution from which copper has been removed to 1.5 to 3.0. In this pH range, the extractability of zinc, manganese and calcium tends to be higher than that of cobalt, leaving cobalt in the aqueous phase and extracting these impurity elements into the organic phase to separate them from cobalt. It is possible.
If the pH is less than 1.5, the extraction rate of these impurities is low, making it difficult to separate them from cobalt. . When the pH is adjusted to 1.5 to 3.0, some of the cobalt may be extracted, but the organic phase after the extraction is brought into contact with a hydrochloric acid solution having a pH lower than that of the extraction to back-extract the cobalt. Cobalt loss can also be reduced.
Furthermore, when this organic phase is brought into contact with an acidic solution having a pH of 1 or less, most of the extracted metal ions can be back-extracted into the aqueous phase, and the organic phase after back-extraction can be reused.

なお、コバルトのロスとはいっても回収できずに処分されてしまう場合に限らない。例えば抽出剤からコバルトを回収できずに抽出剤中にコバルトが残留することで、抽出剤が次回のコバルト抽出に付される際の抽出能力が減少し、効率的にコバルトを回収できないことによる生産効率の低下が生じ、これに起因して生産コストが増加する場合もある。本発明ではこれらを含めて最適に回収できないことを総称して「ロス」とした。 Note that the loss of cobalt is not limited to the case where it cannot be recovered and is disposed of. For example, if cobalt cannot be recovered from the extractant and cobalt remains in the extractant, the extraction capacity of the extractant will decrease when the extractant is subjected to the next cobalt extraction, and the cobalt cannot be efficiently recovered. A loss of efficiency may occur, which may result in increased production costs. In the present invention, the term "loss" is used as a general term for the fact that these and others cannot be recovered optimally.

(第2溶媒抽出工程S3)
第2溶媒抽出工程S3を図3および図5に基づき説明する。
第2溶媒抽出工程S3は、前記第1溶媒抽出工程を経た塩化コバルト溶液のpHを4.0~7.0に調整し、次いで直鎖カルボン酸を1体積%以上含むカルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、該有機溶媒にコバルトを抽出させた後、硫酸でコバルトを逆抽出して硫酸コバルト溶液を得る工程である。
(Second solvent extraction step S3)
The second solvent extraction step S3 will be described based on FIGS. 3 and 5. FIG.
In the second solvent extraction step S3, the pH of the cobalt chloride solution that has undergone the first solvent extraction step is adjusted to 4.0 to 7.0, and then a carboxylic acid-based extractant containing 1% by volume or more of linear carboxylic acid is added. It is a step of contacting with an organic solvent to extract cobalt from the organic solvent, and then back-extracting the cobalt with sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution.

有機溶媒としては、カルボン酸系抽出剤を希釈剤で希釈したものが用いられる。カルボン酸系抽出剤として、バーサチック酸やナフテン酸等が挙げられる。これらは、COOH其を有する分岐型の構造をもつ酸性抽出剤である。さらに、カルボン酸系抽出剤の一部に直鎖型の構造をもつカルボン酸(直鎖カルボン酸)を含ませる。直鎖カルボン酸としては具体的にはヘプタン酸、オクタン酸、デカン酸、およびドデカン酸などがある。直鎖カルボン酸を含ませることで、後述するように、コバルトの酸化を抑制することができる。 As the organic solvent, a carboxylic acid-based extractant diluted with a diluent is used. Examples of carboxylic acid-based extractants include versatic acid and naphthenic acid. These are acidic extractants with a branched structure with COOH groups. Furthermore, a carboxylic acid having a straight-chain structure (straight-chain carboxylic acid) is included in a part of the carboxylic acid-based extractant. Examples of linear carboxylic acids include heptanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, and dodecanoic acid. By including a straight-chain carboxylic acid, oxidation of cobalt can be suppressed as described later.

直鎖カルボン酸のカルボン酸系抽出剤中における含有量は1体積%以上である。直鎖カルボン酸をカルボン酸系抽出剤に添加して所望の含有量とする場合、その添加割合とは有機溶媒に対する直鎖カルボン酸の割合を意味する。具体的な例として、30体積%の抽出剤を70体積%の希釈剤と混合した有機溶媒を用いて1体積%の直鎖カルボン酸を添加する場合は、バーサチック酸などの直鎖でない構造をもつカルボン酸29体積%と70体積%の希釈剤を混合することを意味する。 The content of the linear carboxylic acid in the carboxylic acid-based extractant is 1% by volume or more. When the linear carboxylic acid is added to the carboxylic acid-based extractant to obtain a desired content, the addition ratio means the ratio of the linear carboxylic acid to the organic solvent. As a specific example, when adding 1 vol.% of a linear carboxylic acid using an organic solvent of 30 vol.% of extractant mixed with 70 vol. This means mixing 29% by volume of the carboxylic acid with 70% by volume of the diluent.

一般に、カルボン酸系抽出剤は、金属イオンを抽出させる際、金属の価数に応じたプロトンを水相に放出し、金属イオンはカルボニル酸素に配位する。多くのカルボン酸は、無極性溶媒中でお互いに水素結合によって2量体、3量体を形成している。また、金属イオンを抽出する際、金属イオンに配位している水和水を除去するように酸解離していないカルボン酸が配位することがある。たとえば、6配位の2価の金属イオンM2+が2量体のカルボン酸系抽出剤Rにより抽出される反応は、式5のように表される。
[M(HO)2+ aq+3(Rorg
→ (MR・4RH)org+2H aq+6Haq・・・(式5)
ここで、式中のorgは有機相、aqは水相を示す。
In general, when extracting metal ions, a carboxylic acid-based extractant releases protons corresponding to the valence of the metal into the aqueous phase, and the metal ions are coordinated to carbonyl oxygen. Many carboxylic acids form dimers and trimers with each other through hydrogen bonding in nonpolar solvents. In addition, when extracting metal ions, carboxylic acids that are not acid-dissociated may be coordinated so as to remove water of hydration that is coordinated to the metal ions. For example, a reaction in which a hexacoordinated divalent metal ion M 2+ is extracted by a dimeric carboxylic acid-based extractant R 2 H 2 is represented by Equation 5.
[M ( H2O ) 6 ] 2+ aq +3( R2H2 ) org
→ (MR 2 ·4RH) org +2H + aq +6H 2 O aq (Formula 5)
Here, org in the formula indicates an organic phase and aq indicates an aqueous phase.

本発明においては、カルボン酸系抽出剤の一部のみを直鎖カルボン酸としている。直鎖カルボン酸単独で抽出は技術的には可能であり、より低いpHでも効率よく抽出できる等の利点もある。一方、直鎖カルボン酸は直鎖でない構造のカルボン酸よりも、水相への溶解度が若干高い短所があり、溶媒抽出で得られる水相のTOC(全有機体炭素)濃度が増加するデメリットもある。具体的にはオクタン酸が1体積%ではTOCは5mg/Lになるが30体積%では150mg/Lにも増加するため、その分の排水処理のおけるCOD(化学的酸素要求量)処理への負荷が上がる。このため、本発明では、直鎖カルボン酸を最小の割合でコバルトの酸化を防止する組成としている。 In the present invention, only part of the carboxylic acid-based extractant is linear carboxylic acid. Extraction using straight-chain carboxylic acid alone is technically possible, and there are advantages such as efficient extraction even at a lower pH. On the other hand, linear carboxylic acids have the disadvantage of being slightly more soluble in the aqueous phase than carboxylic acids with non-linear structures. be. Specifically, when octanoic acid is 1% by volume, the TOC is 5 mg/L, but when it is 30% by volume, it increases to 150 mg/L. load increases. Therefore, in the present invention, the linear carboxylic acid is contained in a composition that prevents oxidation of cobalt at a minimum ratio.

(抽出工程)
第2溶媒抽出工程S3では、銅、亜鉛、マンガン、カルシウムが除去された塩化コバルト溶液に中和剤としてアルカリ溶液を添加して、pHを4.0~7.0に調整する。
本発明の抽出剤の場合、上述するように従来よりも低いpHで抽出を行うことができるメリットがある。一方、溶解度が若干高いので、溶媒抽出で得られる水相のTOC(全有機体炭素)濃度が増加するデメリットもある。具体的にはオクタン酸が1%でTOCは5mg/L、30%では150mg/L増加するため、その分の排水処理のおけるCOD(化学的酸素要求量)処理への負荷が上がる。しかしながら、上記のデメリットがあったとしても、低いpHで抽出するとクラッド発生を避けて操業を安定させうるという大きなメリットがある。
(Extraction process)
In the second solvent extraction step S3, an alkaline solution is added as a neutralizing agent to the cobalt chloride solution from which copper, zinc, manganese and calcium have been removed to adjust the pH to 4.0 to 7.0.
In the case of the extractant of the present invention, as described above, there is an advantage that extraction can be performed at a pH lower than that of the conventional one. On the other hand, since the solubility is slightly high, there is also a demerit that the concentration of TOC (total organic carbon) in the aqueous phase obtained by solvent extraction increases. Specifically, when octanoic acid is 1%, TOC increases by 5 mg/L, and when 30%, the TOC increases by 150 mg/L, so the load on COD (Chemical Oxygen Demand) treatment in wastewater treatment increases accordingly. However, even with the above disadvantages, extraction at a low pH has the great advantage of avoiding crud formation and stabilizing the operation.

本発明では、pHが上記範囲に調整されているので、直鎖構造のカルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒に接触させて、コバルトを有機相に抽出することができる。このときマグネシウムは抽出されず水相に残留する。pHが4未満では、コバルトの抽出が困難であり、一方pHが7を超えると、コバルトの溶解度が低下し、沈殿が発生することがある。
なお、pH調整に用いるアルカリ溶液として、具体的には水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの溶液を用いることができる。
また、抽出中の酸化を防ぐために、窒素ガスやアルゴンガスや炭酸ガスなどの不活性ガスを用いてバブリングを行っても良い。
In the present invention, since the pH is adjusted to the above range, the cobalt can be extracted into the organic phase by bringing it into contact with an organic solvent containing a straight-chain carboxylic acid-based extractant. At this time, magnesium is not extracted and remains in the aqueous phase. If the pH is less than 4, extraction of cobalt is difficult, while if the pH exceeds 7, the solubility of cobalt decreases and precipitation may occur.
In addition, as an alkaline solution used for pH adjustment, specifically, a solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used.
In order to prevent oxidation during extraction, bubbling may be performed using an inert gas such as nitrogen gas, argon gas, or carbon dioxide gas.

上記抽出工程において、炭素数の少ないカルボン酸のみを抽出剤として使用すると、コバルトが酸化して3価のコバルトイオンとなりやすいが、炭素数の多い直鎖型のカルボン酸を含む抽出剤を使用すると、コバルトの酸化が抑制される。
このため、後述するように逆抽出工程でのコバルトの回収効率を高く維持できる。
In the above extraction step, if only a carboxylic acid with a low carbon number is used as an extractant, cobalt is likely to be oxidized into trivalent cobalt ions, but if an extractant containing a straight-chain carboxylic acid with a high carbon number is used, , the oxidation of cobalt is suppressed.
Therefore, as will be described later, the cobalt recovery efficiency in the back extraction process can be maintained at a high level.

(逆抽出工程)
前記抽出工程の後、有機相に抽出したコバルトと硫酸溶液を接触させて、pHを2.0~4.5に調整する。これにより、コバルトを硫酸溶液に逆抽出することができる。こうして高純度の硫酸コバルト溶液が得られる。
pHが2未満でも逆抽出可能であるが、コバルトより低いpHで抽出された微量の不純物の逆抽出量が増加するため好ましくない。一方、pHが4.5を超えるとコバルトを逆抽出率が低下し、コバルトの回収量が減少するので好ましくない。
(Reverse extraction process)
After the extraction step, the extracted cobalt and sulfuric acid solution are brought into contact with the organic phase to adjust the pH to 2.0-4.5. This allows the cobalt to be back-extracted into the sulfuric acid solution. A high-purity cobalt sulfate solution is thus obtained.
Back-extraction is possible even if the pH is less than 2, but this is not preferable because the amount of back-extraction of trace impurities extracted at a pH lower than that of cobalt increases. On the other hand, if the pH exceeds 4.5, the reverse extraction rate of cobalt decreases, and the recovery amount of cobalt decreases, which is not preferable.

また、仮に前記抽出工程でコバルトが酸化により3価のコバルトイオンになっていると、有機相中で安定するので一度還元しないと回収することができず、回収に余分な操作が必要となる。
これに対し、本発明では、既述のごとくコバルトの酸化は抑制されるので、3価のコバルトイオンの有機相中での蓄積は生じず、抽出工程でのコバルトが確実に抽出される。よって、コバルトの回収効率を高く維持できる。
Also, if cobalt is oxidized to trivalent cobalt ions in the extraction step, it will become stable in the organic phase and cannot be recovered unless it is reduced once, requiring an extra operation for recovery.
In contrast, in the present invention, oxidation of cobalt is suppressed as described above, so trivalent cobalt ions do not accumulate in the organic phase, and cobalt is reliably extracted in the extraction step. Therefore, the recovery efficiency of cobalt can be maintained at a high level.

なお、抽出後の有機相には、分相後も微細な水相が混入しているため、逆抽出の前にこの水相を除去するための洗浄工程を追加してもよい。洗浄工程の水相には、たとえば硫酸コバルト溶液を用いることができる。また、逆抽出後の有機相は、抽出工程の有機相として再利用できる。
上記の方法で、不純物の少ない高純度の硫酸コバルト溶液を製造することができる。
Since fine water phases are mixed in the organic phase after extraction even after phase separation, a washing step may be added to remove the water phases before back extraction. For example, a cobalt sulfate solution can be used for the aqueous phase of the washing step. In addition, the organic phase after back extraction can be reused as the organic phase in the extraction process.
A high-purity cobalt sulfate solution containing few impurities can be produced by the above method.

(晶析工程S4)
晶析工程S4を図2に基づき説明する。
晶析工程S4では、第2溶媒抽出工程S3で得られた硫酸コバルト溶液から硫酸コバルトの結晶を析出させる。晶析方法は特に限定されるものではなく、一般的な結晶化方法を用いて行うことができる。
(Crystallization step S4)
The crystallization step S4 will be explained based on FIG.
In the crystallization step S4, crystals of cobalt sulfate are precipitated from the cobalt sulfate solution obtained in the second solvent extraction step S3. A crystallization method is not particularly limited, and a general crystallization method can be used.

たとえば、硫酸コバルト溶液を晶析缶に収容し、その晶析缶内で晶析することにより結晶を得る方法が挙げられる。晶析缶は、所定圧力下で硫酸コバルト溶液中の水分を蒸発させることにより結晶を析出させるものであり、たとえばロータリーエバポレーターやダブルプロペラ型の晶析缶が用いられる。真空ポンプ等により内部の圧力を減圧し、ロータリーエバポレーターではフラスコを回転しながら、ダブルプロペラで撹拌しながら晶析が進行する。なお、晶析缶内では、硫酸コバルト溶液に硫酸コバルトの結晶が混合したスラリーとなっている。 For example, a method of obtaining crystals by placing a cobalt sulfate solution in a crystallizer and crystallizing in the crystallizer can be used. The crystallizer deposits crystals by evaporating water in the cobalt sulfate solution under a predetermined pressure. For example, a rotary evaporator or a double propeller type crystallizer is used. The internal pressure is reduced by a vacuum pump or the like, and crystallization proceeds while rotating the flask with a rotary evaporator and stirring with a double propeller. In the crystallizer, the cobalt sulfate solution is mixed with cobalt sulfate crystals to form a slurry.

晶析缶から排出されたスラリーは、濾過器や遠心分離機等により硫酸コバルトの結晶と母液とに固液分離される。その後、硫酸コバルトの結晶を乾燥機で乾燥し、水分を除去する。
上記の方法で、硫酸コバルト溶液から硫酸コバルト結晶を製造することができる。もちろん、硫酸コバルト溶液は不純物の小なり高純度なものなので、得られる硫酸コバルト結晶も不純物の少ない高純度なものとなっている。
The slurry discharged from the crystallizer is subjected to solid-liquid separation into cobalt sulfate crystals and a mother liquor by a filter, a centrifugal separator, or the like. After that, the cobalt sulfate crystals are dried in a dryer to remove water.
Cobalt sulfate crystals can be produced from a cobalt sulfate solution in the manner described above. Of course, since the cobalt sulfate solution contains few impurities and is of high purity, the obtained cobalt sulfate crystals are also of high purity with few impurities.

(第2実施形態)
硫酸コバルトの製造方法の第2実施形態について、図6~図9に基づき説明する。
図6は第2実施形態における全工程を示す図であり、図7は図6に示す各工程S2、S1、S3の詳細をまとめて示したものである。
第2実施形態は、図6に示すように、前段工程において、先に第1溶媒抽出工程S2、ついで脱銅工程S1の順で実行するものである。
(Second embodiment)
A second embodiment of the method for producing cobalt sulfate will be described with reference to FIGS. 6 to 9. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing all the steps in the second embodiment, and FIG. 7 shows details of each step S2, S1, and S3 shown in FIG.
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the first solvent extraction step S2 and then the copper removal step S1 are performed in the order of the former steps.

(第1溶媒抽出工程S2)
第1溶媒抽出工程S2を図7および図8に基づき説明する。
第1溶媒抽出工程S2は、出発原料である銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウムの1種類以上の不純物を含む塩化コバルト溶液にアルキルリン酸系抽出剤を含む有機溶媒を接触させ、この有機溶媒に亜鉛、マンガンおよびカルシウムを抽出して分離除去する工程である。なお、銅の一部も抽出され分離除去できる。
(First solvent extraction step S2)
1st solvent extraction process S2 is demonstrated based on FIG.7 and FIG.8.
In the first solvent extraction step S2, a cobalt chloride solution containing one or more impurities of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium, which is a starting material, is brought into contact with an organic solvent containing an alkyl phosphate-based extractant, and the organic solvent is This is the process of extracting and separating and removing zinc, manganese and calcium. Note that part of the copper can also be extracted and separated and removed.

有機溶媒としてのアルキルリン酸系抽出剤は第1実施形態で使用のものと同一でよく、希釈剤も第1実施形態と同じものでよい。また、pHの調整範囲を含め、本工程S2の実行は第1実施形態と同じ要領で行われる。 The alkyl phosphate-based extractant as the organic solvent may be the same as that used in the first embodiment, and the diluent may also be the same as in the first embodiment. In addition, including the adjustment range of pH, the execution of this step S2 is performed in the same manner as in the first embodiment.

この第1溶媒抽出工程S2において、塩化コバルト溶液のpHを1.5~3.0に調整すると、亜鉛、マンガンおよびカルシウムの抽出率は、コバルトの抽出率より高い傾向を示し、コバルトを水相に残し、これらの不純物元素を有機相に抽出することでコバルトと分離することが可能である。pHが1.5~3.0に調整した場合、コバルトの一部が抽出される場合もあるが、抽出後の有機相を抽出時より低いpHの塩酸溶液と接触させ、コバルトを逆抽出して回収し、コバルトのロスを低減することもできる。 In this first solvent extraction step S2, when the pH of the cobalt chloride solution is adjusted to 1.5 to 3.0, the extraction rates of zinc, manganese and calcium tend to be higher than the extraction rates of cobalt, and cobalt is extracted from the aqueous phase. These impurity elements can be separated from cobalt by leaving them in the organic phase and extracting them into the organic phase. When the pH is adjusted to 1.5 to 3.0, some of the cobalt may be extracted, but the organic phase after the extraction is brought into contact with a hydrochloric acid solution having a pH lower than that of the extraction to back-extract the cobalt. Cobalt loss can also be reduced.

(脱銅工程S1)
脱銅工程S1を図7に基づき説明する。
脱銅工程S1は、第1溶媒抽出工程S2を経た塩化コバルト溶液に硫化剤を添加することにより行う。また、酸化剤および中和剤を添加して、塩化コバルト溶液の酸化還元電位を-100~200mV(Ag/AgCl電極基準)に、かつpHを1.3~3.0に調整する。
本工程S1により、塩化コバルト溶液から銅の硫化物の沈殿を生成させて分離し、銅が除去された塩化コバルト溶液を得ることができる。
(Decopper step S1)
The copper removal step S1 will be described with reference to FIG.
The copper removal step S1 is performed by adding a sulfiding agent to the cobalt chloride solution that has passed through the first solvent extraction step S2. Also, an oxidizing agent and a neutralizing agent are added to adjust the oxidation-reduction potential of the cobalt chloride solution to −100 to 200 mV (based on Ag/AgCl electrode) and the pH to 1.3 to 3.0.
By this step S1, a precipitate of copper sulfide is generated and separated from the cobalt chloride solution, and a cobalt chloride solution from which copper has been removed can be obtained.

酸化還元電位の調整方法やpHの調整方法は第1実施形態と同様でよく、硫化剤も第1実施形態で使用のものを用いればよい。
本工程を実施することで、第1実施形態で示した式(1)、式(2)あるいは式(3)に従って硫化銅の沈殿物を得て、銅を溶液中から除去することができる。
The method for adjusting the oxidation-reduction potential and the method for adjusting the pH may be the same as in the first embodiment, and the sulfiding agent used in the first embodiment may be used.
By carrying out this step, copper sulfide precipitates can be obtained according to formula (1), formula (2) or formula (3) shown in the first embodiment, and copper can be removed from the solution.

(第2溶媒抽出工程S3)
第2溶媒抽出工程S3を図7および図9に基づき説明する。
第2溶媒抽出工程S3は、前記第1溶媒抽出工程S2および前記脱銅工程S1を経た塩化コバルト溶液のpHを4.0~7.0に調整し、次いで直鎖カルボン酸を1体積%以上含むカルボン酸抽出剤を含む有機溶媒を接触させ、この有機溶媒にコバルトを抽出させた後、硫酸でコバルトを逆抽出して硫酸コバルト溶液を得る工程である。
(Second solvent extraction step S3)
The second solvent extraction step S3 will be explained based on FIGS. 7 and 9. FIG.
In the second solvent extraction step S3, the pH of the cobalt chloride solution that has undergone the first solvent extraction step S2 and the copper removal step S1 is adjusted to 4.0 to 7.0, and then linear carboxylic acid is added at 1% by volume or more. It is a step of bringing into contact with an organic solvent containing a carboxylic acid extractant, extracting cobalt with this organic solvent, and then back-extracting the cobalt with sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution.

有機溶媒としてのカルボン酸系抽出剤には、第1実施形態と同じく直鎖構造のカルボン酸を1体積%以上含むカルボン酸系抽出剤が用いられる。また、カルボン酸系抽出剤の一部直鎖カルボン酸とすることでコバルトの酸化を抑制することができる。
そして、第1実施形態と同様に、水酸化物のクラッド発生を抑止し操業を安定させることができる。
As the carboxylic acid-based extractant as the organic solvent, a carboxylic acid-based extractant containing 1% by volume or more of carboxylic acid having a linear structure is used as in the first embodiment. In addition, oxidation of cobalt can be suppressed by using a linear carboxylic acid as a part of the carboxylic acid-based extractant.
Then, similarly to the first embodiment, generation of hydroxide crud can be suppressed and operation can be stabilized.

第2溶媒抽出工程S3における抽出工程でのアルカリ溶液の添加やpHの調整範囲などの実施要領は第1実施形態と同様でよい。
また、逆抽出工程での硫酸溶液との接触とpHの調整範囲などの実施要領も第1実施形態と同様でよい。
以上の各工程を実行することで、マグネシウムを水相中に残留させて、不純物を少なくした高純度の硫酸コバルト溶液を得ることができる。そして、第2溶媒抽出工程S3では、操業中にpHが上昇して水酸化物の生成させたり、それに伴うクラッド発生などの操業に好ましくない事態を避けることができため、操業が安定するという利点を奏することができる。しかも、コバルトの回収効率を高く維持できることも、第1実施形態と同様である。
The addition of the alkaline solution in the extraction step in the second solvent extraction step S3 and the adjustment range of the pH may be the same as in the first embodiment.
In addition, the contact with the sulfuric acid solution in the back extraction step and the operation procedure such as the adjustment range of pH may be the same as in the first embodiment.
By performing each of the above steps, magnesium can be left in the aqueous phase, and a high-purity cobalt sulfate solution with reduced impurities can be obtained. Then, in the second solvent extraction step S3, it is possible to avoid situations unfavorable to the operation such as the generation of hydroxide due to the increase in pH during operation and the accompanying crud generation, so that the operation is stable. can be played. Moreover, the high cobalt recovery efficiency can be maintained as in the first embodiment.

(晶析工程S4)
晶析工程S4を図6に基づき説明する。
晶析工程S4では、第2溶媒抽出工程S3で得られた硫酸コバルト溶液から硫酸コバルトの結晶を析出させる。晶析方法は特に限定されるものではなく、一般的な結晶化方法を用いて行うことができる。したがって、第1実施形態と同様に晶析缶を用いる晶析法を利用できる。
(Crystallization step S4)
The crystallization step S4 will be explained based on FIG.
In the crystallization step S4, crystals of cobalt sulfate are precipitated from the cobalt sulfate solution obtained in the second solvent extraction step S3. A crystallization method is not particularly limited, and a general crystallization method can be used. Therefore, a crystallization method using a crystallization can can be used as in the first embodiment.

上記の方法で、硫酸コバルト溶液から硫酸コバルト結晶を製造することができる。もちろん、硫酸コバルト溶液は不純物の小なり高純度なものなので、得られる硫酸コバルト結晶も不純物の少ない高純度なものとなっている。 Cobalt sulfate crystals can be produced from a cobalt sulfate solution in the manner described above. Of course, since the cobalt sulfate solution contains few impurities and is of high purity, the obtained cobalt sulfate crystals are also of high purity with few impurities.

以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例1~3は第1実施形態の製法に含まれるものである。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Examples 1 to 3 below are included in the manufacturing method of the first embodiment.

[実施例1]
(脱銅工程S1)
pH2.5に調整した表1の元液Aに示す組成からなる塩化コバルト溶液2Lに硫化剤として水硫化ナトリウム溶液を添加して、酸化還元電位を-50mV(Ag/AgCl電極基準)に調整して、銅の硫化物の沈殿を生成させた。濾過器で沈殿物を分離除去し、表1の硫化後Bに示す組成の濾液を得た。銅の濃度は0.001g/L未満であり、銅を分離除去することができた。
[Example 1]
(Decopper step S1)
A sodium hydrosulfide solution was added as a sulfiding agent to 2 L of the cobalt chloride solution having the composition shown in the original solution A in Table 1 adjusted to pH 2.5 to adjust the oxidation-reduction potential to −50 mV (based on Ag/AgCl electrode). to form copper sulfide precipitates. The precipitate was separated and removed with a filter to obtain a filtrate having the composition shown in B after sulfurization in Table 1. The copper concentration was less than 0.001 g/L, and the copper could be separated and removed.

(第1溶媒抽出工程S2)
アルキルリン酸系抽出剤(商品名D2EHPA、大八化学工業株式会社製)の濃度が40体積%となるように希釈剤(商品名テクリーンN20、JX日鉱日石エネルギー株式会社製)で希釈した有機相を準備した。脱銅工程S1で得られた塩化コバルト溶液からなる水相0.9Lと有機相1.8Lを混合し、pHが1.7になるように水酸化ナトリウム溶液を添加して調整し、不純物を抽出した。抽出後の水相0.9Lと新たな有機相1.8Lで同様の抽出操作を繰り返し、合計3回の抽出操作を行なった。その結果、表1の第1SX後Cに示す組成の塩化コバルト溶液を得た。亜鉛、マンガンおよびカルシウムの濃度は、いずれも0.001g/L未満であり、これらの不純物を分離除去することができた。
(First solvent extraction step S2)
Organic diluted with a diluent (trade name Teclean N20, JX Nikko Nisseki Energy Co., Ltd.) so that the concentration of alkyl phosphate-based extractant (trade name D2EHPA, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.) is 40% by volume Prepare the phases. 0.9 L of the aqueous phase consisting of the cobalt chloride solution obtained in the copper removal step S1 and 1.8 L of the organic phase are mixed, and a sodium hydroxide solution is added to adjust the pH to 1.7, and impurities are removed. Extracted. The same extraction operation was repeated with 0.9 L of the aqueous phase after extraction and 1.8 L of the new organic phase, and a total of three extraction operations were carried out. As a result, a cobalt chloride solution having the composition shown in Table 1 after the first SX was obtained. The concentrations of zinc, manganese and calcium were all less than 0.001 g/L, and these impurities could be separated and removed.

(第2溶媒抽出工程S3)
カルボン酸系抽出剤(商品名Versatic Acid 10、オクサリスケミカルズ社製)の濃度が後述のオクタン酸の添加量と併せて30体積%となるように希釈剤(テクリーンN20)で希釈した有機相を準備した。また、有機相に直鎖カルボン酸系抽出剤としてオクタン酸(富士フイルム和光純薬工業株式会社製商品名オクタン酸)を用い、表1に示すように、添加なし、0.1体積%添加、0.5体積%添加、1体積%添加、10体積%添加、の5条件で変化させた。
(Second solvent extraction step S3)
The organic phase was diluted with a diluent (Techleen N20) so that the concentration of the carboxylic acid-based extractant (trade name: Versatic Acid 10, manufactured by Oxalis Chemicals), together with the amount of octanoic acid described later, was 30% by volume. Got ready. In addition, octanoic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. under the trade name of octanoic acid) was used as a straight-chain carboxylic acid-based extractant in the organic phase. Five conditions of 0.5 volume % addition, 1 volume % addition, and 10 volume % addition were changed.

次に各試料に、第1溶媒抽出工程S2で得られた塩化コバルト溶液からなる水相0.44Lと有機相1Lを混合し、pHが6.5になるように水酸化ナトリウム溶液を添加して調整し、コバルトを有機相に抽出した。
同時に有機相と塩化コバルト溶液の混合直後と164時間経過後にそれぞれ有機相を分取し、逆抽出に付して、有機相から逆抽出できないコバルトは酸化されたと判断し、その割合を確認した。
Next, each sample was mixed with 0.44 L of the aqueous phase consisting of the cobalt chloride solution obtained in the first solvent extraction step S2 and 1 L of the organic phase, and a sodium hydroxide solution was added to adjust the pH to 6.5. to extract the cobalt into the organic phase.
At the same time, the organic phase was separated immediately after mixing the organic phase and the cobalt chloride solution and after 164 hours had passed, and subjected to back extraction.

次いで、抽出した有機相0.06Lとコバルト濃度10g/Lの塩化コバルト溶液0.06Lを混合し、抽出後の有機相に混入していた水相を洗浄した。続いて、この有機相と純水0.009Lの純水を混合し、硫酸を添加してpH4に調整し、コバルトを逆抽出した。その結果を表2に示す。表2の第2SX後Dに示す銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウム濃度はいずれも0.001g/L未満であり、不純物を効果的に分離除去することができた。 Next, 0.06 L of the extracted organic phase was mixed with 0.06 L of a cobalt chloride solution having a cobalt concentration of 10 g/L to wash the aqueous phase mixed in the extracted organic phase. Subsequently, this organic phase was mixed with 0.009 L of pure water, sulfuric acid was added to adjust the pH to 4, and cobalt was back-extracted. Table 2 shows the results. The concentrations of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium shown in D after the second SX in Table 2 were all less than 0.001 g/L, and impurities could be effectively separated and removed.

表1に示すように、直鎖カルボン酸であるオクタン酸の添加量を増やすのに伴い、特に1体積%以上のオクタン酸を添加した場合、164時間経過後もコバルトの酸化を抑制することができ、逆抽出工程でのコバルトロスを抑制できることが分かる。 As shown in Table 1, as the added amount of octanoic acid, which is a straight-chain carboxylic acid, is increased, the oxidation of cobalt can be suppressed even after 164 hours, especially when 1% by volume or more of octanoic acid is added. It can be seen that the cobalt loss in the back extraction process can be suppressed.

Figure 2023067663000002
Figure 2023067663000002

Figure 2023067663000003
Figure 2023067663000003

(晶析工程S4)
ロータリーエバポレーターに硫酸コバルト溶液を挿入し、内部を真空ポンプで減圧にするとともに、温度40℃に維持してフラスコ部を回転しながら水分を蒸発させ、硫酸コバルトの結晶を析出させた。固液分離後、得た硫酸コバルトの結晶を乾燥機で乾燥した。その結果、表3に示すような高純度の硫酸コバルト結晶を得た。
(Crystallization step S4)
The cobalt sulfate solution was put into a rotary evaporator, the pressure inside was reduced by a vacuum pump, and the temperature was maintained at 40° C., and water was evaporated while rotating the flask portion to precipitate crystals of cobalt sulfate. After the solid-liquid separation, the cobalt sulfate crystals obtained were dried with a dryer. As a result, high-purity cobalt sulfate crystals as shown in Table 3 were obtained.

Figure 2023067663000004
Figure 2023067663000004

[実施例2]
第2溶媒抽出工程S3において、有機相に添加する直鎖型カルボン酸系抽出剤としてデカン酸に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で硫酸コバルト溶液を得た。なお、上記抽出剤には富士フイルム和光純薬株式会社製の試薬(商品名:デカン酸)を用いた。
表4に示すように有機溶媒に対して1vol%のデカン酸を添加した場合、164時間経過後のコバルトの酸化を抑制することができ、逆抽出工程でのコバルトロスを抑制することができた。
[Example 2]
A cobalt sulfate solution was obtained in the same manner as in Example 1, except that decanoic acid was used as the linear carboxylic acid-based extractant added to the organic phase in the second solvent extraction step S3. A reagent manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (trade name: decanoic acid) was used as the extractant.
As shown in Table 4, when 1 vol% of decanoic acid was added to the organic solvent, oxidation of cobalt after 164 hours could be suppressed, and cobalt loss in the back extraction process could be suppressed. .

Figure 2023067663000005
Figure 2023067663000005

[実施例3]
第2溶媒抽出工程S3において、有機相に添加する直鎖型カルボン酸系抽出剤としてドデカン酸(ドデカン酸の別名がラウリン酸)に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で硫酸コバルト溶液を得た。なお、上記抽出剤には富士フイルム和光純薬株式会社製の試薬(商品名:ラウリン酸)を50℃に加熱、液化したものを用いた。
表5に示すように有機溶媒に対して1vol%のドデカン酸を添加した場合、164時間経過後のコバルトの酸化を抑制することができ、逆抽出工程でのコバルトロスを抑制することができた。
[Example 3]
In the second solvent extraction step S3, cobalt sulfate was extracted in the same manner as in Example 1, except that the straight-chain carboxylic acid-based extractant added to the organic phase was changed to dodecanoic acid (lauric acid is another name for dodecanoic acid). A solution was obtained. As the extractant, a reagent manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (trade name: lauric acid) was heated to 50° C. and liquefied.
As shown in Table 5, when 1 vol% of dodecanoic acid was added to the organic solvent, oxidation of cobalt after 164 hours could be suppressed, and cobalt loss in the back extraction step could be suppressed. .

Figure 2023067663000006
Figure 2023067663000006

以上の第1実施形態に係る硫酸コバルトの製造方法に属する実施例1~3の結果によれば、コバルトの回収効率を高く維持して不純物を充分に除去できた純度の高い硫酸コバルトが得られることが分かった。なお、第2実施形態に係る硫酸コバルトの製造方法に関しては、実施例1~3に準じた実験をしていないが、第2実施形態は第1実施形態と比べて脱銅工程S1と第1溶媒抽出工程S2の順序が異なるだけで本質的には異ならないので、実験をすれば同様の結果が得られると考えられる。 According to the results of Examples 1 to 3 belonging to the method for producing cobalt sulfate according to the first embodiment described above, it is possible to obtain high-purity cobalt sulfate in which impurities are sufficiently removed while the recovery efficiency of cobalt is maintained high. I found out. Regarding the method for producing cobalt sulfate according to the second embodiment, experiments according to Examples 1 to 3 were not conducted. Since the order of the solvent extraction step S2 is different but there is no essential difference, similar results can be obtained by experiments.

本発明により得られた純度の高い硫酸コバルト結晶は、リチウムイオン二次電池の原料として利用できるほか、様々な用途に利用できる。 The high-purity cobalt sulfate crystals obtained by the present invention can be used as raw materials for lithium-ion secondary batteries, as well as for various other purposes.

S1 脱銅工程
S2 第1溶媒抽出工程
S3 第2溶媒抽出工程
S4 晶析工程
S1 Copper removal step S2 First solvent extraction step S3 Second solvent extraction step S4 Crystallization step

Claims (7)

銅、亜鉛、マンガン、カルシウムおよびマグネシウムの1種以上の不純物を含む塩化コバルト溶液から前記不純物を除去して硫酸コバルトを得る製造方法であって、
前段工程は、前記塩化コバルト溶液に硫化剤を添加し銅の硫化物の沈殿を生成させて分離除去する脱銅工程と、前記塩化コバルト溶液にアルキルリン酸系抽出剤を含む有機溶媒を接触させ、該有機溶媒に亜鉛、マンガンおよびカルシウムを抽出して分離除去する第1溶媒抽出工程を含んでおり、
後段工程は、前記前段工程を経た塩化コバルト溶液のpHを4.0~7.0に調整し、次いで直鎖カルボン酸を1体積%以上含むカルボン酸系抽出剤を含む有機溶媒に接触させ、該有機溶媒にコバルトを抽出させた後、硫酸でコバルトを逆抽出して硫酸コバルト溶液を得る第2溶媒抽出工程からなる
ことを特徴とする硫酸コバルトの製造方法。
A manufacturing method for obtaining cobalt sulfate by removing impurities from a cobalt chloride solution containing one or more impurities of copper, zinc, manganese, calcium and magnesium, comprising:
The former step includes a decoppering step of adding a sulfiding agent to the cobalt chloride solution to form a precipitate of copper sulfide to separate and remove the copper sulfide, and bringing the cobalt chloride solution into contact with an organic solvent containing an alkyl phosphate-based extractant. , a first solvent extraction step of extracting zinc, manganese and calcium into the organic solvent to separate and remove;
In the latter step, the pH of the cobalt chloride solution that has undergone the previous step is adjusted to 4.0 to 7.0, and then contacted with an organic solvent containing a carboxylic acid-based extractant containing 1% by volume or more of a straight-chain carboxylic acid, A method for producing cobalt sulfate, comprising a second solvent extraction step of extracting cobalt with the organic solvent and then back-extracting the cobalt with sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution.
前記前段工程が、前記脱銅工程および前記第1溶媒抽出工程の順に実行される
ことを特徴とする請求項1記載の硫酸コバルトの製造方法。
2. The method for producing cobalt sulfate according to claim 1, wherein the first stage step is performed in the order of the copper removal step and the first solvent extraction step.
前記前段工程が、前記第1溶媒抽出工程および前記脱銅工程の順に実行される
ことを特徴とする請求項1記載の硫酸コバルトの製造方法。
2. The method for producing cobalt sulfate according to claim 1, wherein the first step is performed in the order of the first solvent extraction step and the copper removal step.
前記第2溶媒抽出工程を経て得た硫酸コバルト溶液を晶析工程に付し、硫酸コバルトの結晶を得る
ことを特徴とする請求項1記載の硫酸コバルトの製造方法。
2. The method for producing cobalt sulfate according to claim 1, wherein the cobalt sulfate solution obtained through the second solvent extraction step is subjected to a crystallization step to obtain cobalt sulfate crystals.
前記脱銅工程において、硫化剤を添加した塩化コバルド溶液に酸化剤および中和剤を添加して酸化還元電位を-100~200mV(Ag/AgCl電極基準)に、かつpHを1.3~3.0に調整する
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の硫酸コバルトの製造方法。
In the decoppering step, an oxidizing agent and a neutralizing agent are added to a cobalt chloride solution containing a sulfiding agent to adjust the redox potential to −100 to 200 mV (based on Ag/AgCl electrode) and pH to 1.3 to 3. 5. The method for producing cobalt sulfate according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the adjustment is made to 0.0.
前記第1溶媒抽出工程におけるアルキルリン酸系抽出剤が、リン酸水素ビス(2-エチルヘキシル)であり、
銅が除去された塩化コバルト溶液のpHを1.5~3.0に調整して前記抽出剤を用いた溶媒抽出に付し、不純物元素を有機溶媒中に抽出する
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の硫酸コバルトの製造方法。
The alkyl phosphate-based extractant in the first solvent extraction step is bis(2-ethylhexyl) hydrogen phosphate,
The pH of the cobalt chloride solution from which copper has been removed is adjusted to 1.5 to 3.0 and subjected to solvent extraction using the extractant to extract impurity elements into an organic solvent. 5. The method for producing cobalt sulfate according to 1, 2, 3 or 4.
前記第2溶媒抽出工程における前記抽出工程に続けて、コバルトを抽出した有機溶媒に硫酸溶液を接触させて、pHを2.0~4.5に調整し、コバルトを硫酸溶液に逆抽出する逆抽出工程を実行する
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の硫酸コバルトの製造方法。
Following the extraction step in the second solvent extraction step, a sulfuric acid solution is brought into contact with the organic solvent from which cobalt has been extracted, the pH is adjusted to 2.0 to 4.5, and the cobalt is back extracted into the sulfuric acid solution. 5. The method for producing cobalt sulfate according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein an extraction step is performed.
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