一種生產七水硫酸鈷的方法與流程

2023-06-16 17:50:46

本發明涉及七水硫酸鈷的生產技術，特別涉及到硫酸鈷溶液經沉澱-酸溶-冷卻結晶等工序生產七水硫酸鈷的技術。

背景技術：

現行的七水硫酸鈷是採用經萃取淨化後的純淨硫酸鈷溶液蒸發濃縮-冷卻結晶方法生產，傳統的蒸發技術有單效蒸發、多效蒸發。

CN104192917A名為「一種鎳鈷硫酸鹽連續結晶工藝」專利中公開了MVR蒸發濃縮-連續結晶的方法，將反萃後硫酸鈷液經過MVR蒸發濃縮後進行結晶，相對於傳統工藝具有能耗低、自動化程度高等優點，但存在設備投資高、工藝控制參數多、技術操作複雜、對人員素質要求高等缺點，同時也不能解決傳統蒸發過程中的如下缺點：（1）沒有避開蒸發工序，蒸汽消耗量大，蒸發成本高；（2）沒有避開蒸發工序水不溶物形成的過程，水不溶物高；（3）原液中的游離酸在母液中聚集，母液蒸發的產品pH值偏低。

CN201610079052.1名為「一種七水硫酸鈷的生產方法」專利中公開了有機溶劑酸析結晶生產硫酸鈷的方法，本工藝避免了蒸發濃縮過程，降低了能耗，節約了成本，但溶析劑需要蒸餾回收，同時產品中夾帶有機最終導致產品中油份偏高。

技術實現要素：

本發明所解決的問題在於提供一種生產七水硫酸鈷的新方法，以解決上述背景中能耗高、產品pH值低、油份高等缺點。

本發明的目的是根據以下方案實現的：

一種免蒸發生產七水硫酸鈷的方法，包括以下步驟：

A) 前驅體製備：向純淨硫酸鈷液中加入鹼性沉澱劑，沉澱經過濾、洗滌得到碳酸鈷或氫氧化鈷前驅體，沉澱母液返回鈷溼法冶煉的沉礬工序；

B) 前驅體酸溶：前驅體用純水或母液在溶解槽中攪拌漿化後加入濃硫酸進行酸溶，反應熱和稀釋熱使酸溶漿體升溫，溶解完全後停止加入濃硫酸，即得中和液；

C) 酸溶液冷卻結晶：將酸溶液轉入結晶槽中冷卻結晶，結晶完成後晶漿進行固液分離，得到七水硫酸鈷晶體產品和結晶母液，結晶母液返回前驅體的漿化工序。

進一步地，步驟A）所述的鹼性沉澱劑為銨、鈉或鉀等的碳酸鹽或氫氧化物。

進一步地，步驟A）所述的沉澱母液主要成分為銨、鈉或鉀等硫酸鹽，返回鈷溼法冶煉的沉礬除鐵工序。

進一步地，步驟B）所述的中和液，其特徵在於，溫度為70~106ºC、密度為1.40~1.54 g/mL、pH為1.5~4.5。在前驅體加入量一定的條件下，中和液終點密度的通過調整母液和純水的加入量控制。

進一步地，步驟C）所述的冷卻結晶，其特徵在於，降溫梯度為5~20 ºC /h，終點溫度為10~40 ºC。

進一步地，步驟C）所述的結晶母液返回前驅體漿化工序，在形成硫酸鈷閉路的同時，中和母液中游離酸。

與現行普遍採用的硫酸鈷蒸髮結晶生產工藝相比，本方法具有以下優點：（1）本方法利用與硫酸的反應熱和稀釋熱升溫後在冷卻結晶，避免了蒸發濃縮過程，也就避免了蒸發濃縮過程的蒸汽消耗，降低能耗；（2）本方法避免了蒸發濃縮過程，也避免了蒸發濃縮過程中水不溶物的產生，降低了產品中水不溶物的含量。（3）本方法結晶母液返回漿化工序，在形成硫酸鈷閉路的同時，中和母液中游離酸，避免了蒸髮結晶母液中游離酸的積累。

與硫酸鈷酸析工藝相比，本工藝產品溶解後pH>4.0（Co2+100g/L），滿足市場客戶的需求。

與有機溶劑溶析結晶相比，本方法的母液直接用於前驅體的漿化，避免了溶析結晶母液需要蒸餾再生的過程，工序少、能耗低，且產品中無有機物夾帶，產品油份低。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程圖。

具體實施方式

為進一步說明本發明的技術手段、新穎性和目的效果，結合實際闡述實施例，但以下實施例為示例性的，僅用於解釋此發明，而不能理解為對本發明的限制。

實施例1。

水鈷礦經硫酸浸出、萃取收銅、沉礬除鐵、P204萃取除雜、P507萃取反萃後，得到純淨的Co2+ 120g/L硫酸鈷溶液。向純淨硫酸鈷液中加入Na2CO3進行沉澱，沉澱漿體經壓濾機固液分離和洗滌，沉澱母液和洗水返回鈷溼法冶煉的沉礬工序，CoCO3沉澱轉移到溶解槽中，用純水和母液攪拌漿化均勻後快速加入98%的濃硫酸進行酸溶，反應熱和稀釋熱使酸溶漿體升溫至106 ºC，溶解液pH值達到4.5時停止加入濃硫酸。將酸溶液轉入結晶槽中通入循環水冷卻結晶，控制循環水流量確保降溫幅度5ºC /h，溫度降至40 ºC後，晶漿通過離心機固液分離，得到七水硫酸鈷晶體和結晶母液。結晶母液返回CoCO3的漿化工序，漿化過程補入純水，純水量以中和液密度1.54 g/mL為準，晶體經烘乾脫除表面水後即為產品。

實施例2。

紅土鎳礦經硫酸浸出、沉礬除鐵、P204萃取除雜、P507萃取反萃後，得到純淨的Co2+120g/L硫酸鈷溶液。向純淨硫酸鈷液中加入NaOH進行沉澱，沉澱漿體經壓濾機固液分離和洗滌，沉澱母液和洗水返回鈷溼法冶煉的沉礬工序，Co(OH)2沉澱轉移到溶解槽中，用純水和母液攪拌漿化均勻後快速加入98%的濃硫酸進行酸溶，反應熱和稀釋熱使酸溶漿體升溫至70 ºC，酸溶液pH值達到1.5時停止加入濃硫酸。將酸溶液轉入結晶槽中通入循環水冷卻結晶，控制循環水流量確保降溫幅度5ºC /h，溫度降至10 ºC後，晶漿通過離心機固液分離，得到七水硫酸鈷晶體和結晶母液。結晶母液返回Co(OH)2的漿化工序，漿化過程補入純水，純水量以中和液密度1.40 g/mL為準，晶體經烘乾脫除表面水後即為產品。

實施例3。

含鈷硫化礦經氧壓浸出、沉礬除鐵、P204萃取除雜、P507萃取反萃後，得到純淨的Co2+ 120g/L硫酸鈷溶液。向純淨硫酸鈷液中加入NH4HCO3進行沉澱，沉澱漿體經壓濾機固液分離和洗滌，沉澱母液和洗水返回鈷溼法冶煉的沉礬工序，CoCO3沉澱轉移到溶解槽中，用純水和母液攪拌漿化均勻後快速加入98%的濃硫酸進行酸溶，反應熱和稀釋熱使酸溶漿體升溫至88 ºC，酸溶液pH值達到3.0時停止加入濃硫酸。將酸溶液轉入結晶槽中通入循環水冷卻結晶，控制循環水流量確保降溫幅度12.5 ºC/h，溫度降至25 ºC後，晶漿通過離心機固液分離，得到七水硫酸鈷晶體和結晶母液。結晶母液返回CoCO3的漿化工序，漿化過程補入純水，純水量以中和液密度1.47 g/mL為準，晶體經烘乾脫除表面水後即為產品。

實施例4。

本實施例與實施例1基本相同，所不同的是沉澱劑採用的是碳酸鉀。

實施例5。

本實施例與實施例2基本相同，所不同的是沉澱劑採用的是氨水。

實施例6。

本實施例與實施例3基本相同，所不同的是沉澱劑採用的是氫氧化鉀。

為了驗證本發明所得產品的技術效果，分別對實施例1～3所得產品進行測試，具體結果如表1所示：

表1、不同實施例產品性能測試結果