專利名稱：旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬濕法冶煉電解沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種以旋流電解技術(shù)高效環(huán)保的從含鈷物料中電解提純鈷的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷エ藝。
背景技術(shù)：
鈷是ー種重要的戰(zhàn)略資源，是制造高溫合金、硬質(zhì)合金、磁性合金、精密合金和含鈷化合物的重要原料，多數(shù)用于航天航空、電機(jī)電氣、機(jī)械化工、陶瓷、通訊和電池等行業(yè)，近些年尤其在高溫合金、鈷催化劑和鋰電池等領(lǐng)域消費(fèi)一直呈上升趨勢(shì)，因此從含物料一次資源到二次資源中回收鈷十分重要。當(dāng)前鈷提純エ藝為不溶陽(yáng)極電解沉積法，多數(shù)電積前液為氯化鈷溶液，鈷離子濃度控制在90-120g/l，生產(chǎn)溫度一般在55-65 °C，電解液循環(huán)量一般控制在160-220ml/min，電流密度范圍一般在250_320A/m2，在氯化體系電積生產(chǎn)鈷過(guò)程中會(huì)有大量氯氣從陽(yáng)極區(qū)析出，陰極上產(chǎn)生大量氫氣放量，從而造成電積過(guò)程陰極電流效率低，生產(chǎn)過(guò)程中必須對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行密封，然后配套氯氣吸收系統(tǒng)。此過(guò)程生產(chǎn)效率 低，電流密度一般不超過(guò)320A/m2;電積溶液條件高，溫度要求高，提鈷的濃度范圍較窄；運(yùn)行成本高，過(guò)程產(chǎn)生的余氯氣體由于含氫氣量高，一般是通過(guò)堿液吸收的方式將其沉淀為次氯酸鈉，造成二次環(huán)境污染，同時(shí)也造成生產(chǎn)中大量的氯氣消耗；生產(chǎn)操作環(huán)境惡劣。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述所述エ藝問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供ー種以旋流電解技術(shù)聞效環(huán)保的從含鉆物料中電解提純鉆的旋流電解技術(shù)電解沉積氣化鉆溶液提純鉆エ藝并解決過(guò)程當(dāng)中環(huán)保問(wèn)題。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于包括如下エ序以含鈷物料為浸出原料，依次經(jīng)酸溶解、除鉄、P204除雜、P507萃取分離及鹽酸反萃得到純凈的氯化鈷溶液，所述的氯化鈷溶液經(jīng)過(guò)密閉旋流電解槽電解沉積鈷，電積過(guò)程產(chǎn)生的余氯混合氣進(jìn)ー步通過(guò)干燥、燃燒、溶液噴淋循環(huán)得到4N或6N鹽酸產(chǎn)品，所述的余氯混合氣包括氯氣、氫氣和水蒸汽。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于所述的方法包括如下エ序
1)將含鈷物料作為原料，在浸出槽中液固質(zhì)量比為3-10:1，根據(jù)原料成分百分比加入1N-2N硫酸和亞硫酸鈉進(jìn)行酸溶浸出，反應(yīng)終點(diǎn)PH為2-3，得到浸出液備用；
2)將步驟I)得到的浸出液進(jìn)入除鐵エ序，溫度升至90°C以上，PH值為I.7-1. 9，加入10%氯酸鈉溶液作為氧化劑，反應(yīng)2-3小吋，反應(yīng)過(guò)程中緩慢滴加8%碳酸鈉溶液，反應(yīng)結(jié)束后得到除鐵浸出液，PH值為4. 0-4. 5 ；
3)將步驟2)得到的除鐵浸出液進(jìn)入除雜エ序，以皂化率65%的P204萃取劑進(jìn)行萃取，除去銅、鐵、鋅、錳等雜質(zhì)，得到的萃余液PH為3. 5 ;
4)將步驟3)得到的萃余液用皂化率為70%的P507萃取劑萃取分離鈷鎳，得到的有機(jī)相用I. 2N的鹽酸洗滌，除去進(jìn)入有機(jī)相中的鎳，再用2. 5N的鹽酸進(jìn)行反萃取，得到純凈的氯化鈷溶液，所述的萃取、反萃取溫度均為30-35°C ；
5)步驟4)中得到的氯化鈷溶液作為電解前液，進(jìn)入密閉旋流電解槽中電解沉積鈷，得到高純電積鈷管和電積貧液，所述的電積貧液返回系統(tǒng)；所述的電解沉積條件為鈷離子濃度在l_120g/l，電流密度400-1000A/m2，電積液PH為1-2. 5，槽電壓2. 0-3. 0V,電解液循環(huán)量在12000-140001/hr，電積過(guò)程產(chǎn)生的余氯混合氣進(jìn)一歩通過(guò)燃燒、溶液噴淋循環(huán)得到4N或6N鹽酸產(chǎn)品。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液 提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟I)所述得到的浸出液中含鈷濃度為lg/l_120g/l。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟2)所述浸出液中的亞鐵離子與氯酸鈉中的氯酸根離子的摩爾比為2 :1。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷エ藝，其特征在于步驟3)中所述的P204萃取劑為體積比為25% 75%的P204和煤油的混合物，所述的P204萃取劑與除鐵浸出液體積比為1-3:1。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟4)中所述的P507萃取劑為體積比為25% 75%的P507和煤油的混合物，所述的P507萃取劑與萃余液體積比為1-3:1。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟5)中所述的高純電積鈷管經(jīng)過(guò)智能采集器采集出槽，經(jīng)洗滌、壓制、剪切得到成品鈷板。所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟5)中所述的電積過(guò)程中產(chǎn)生的余氯混合氣在循環(huán)槽里通過(guò)吸收塔負(fù)壓吸收，至余氯混合氣體當(dāng)中含氫氣量小于3%時(shí)，直接進(jìn)入燃燒系統(tǒng)后得到鹽酸，鹽酸通過(guò)再循環(huán)得到4N或6N鹽酸產(chǎn)品。通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
1)本發(fā)明根據(jù)含鈷物料化學(xué)成分及存在形態(tài)的不同，可實(shí)現(xiàn)原料中有價(jià)金屬的提取利用最大化，對(duì)原料的適應(yīng)范圍廣，所得到的鈷產(chǎn)品純度高，鈷含量可達(dá)99. 95%以上，所采用的旋流電解技術(shù)具有較高的電流密度，電解液溫度可選擇常溫，不需加熱至55°C以上，電流密度最高可放至800-1000A/m2，在更大的金屬離子濃度下提取有價(jià)金屬鈷，溶液金屬離子濃度可選擇在l_120g/l，溶液實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，產(chǎn)生的余氯混合氣經(jīng)過(guò)處理后，由于含氫氣量小于3%，便于收集后直接進(jìn)入燃燒系統(tǒng)得到氯化氫，通過(guò)噴淋循環(huán)得到不同濃度的鹽酸產(chǎn)品。不但避免有害氣體排放，而且可以將有害氣體制成產(chǎn)品可以返回作為試劑使用，降了生產(chǎn)成本，適合エ業(yè)化生產(chǎn)及推廣；
2)本發(fā)明適用于神化、硫化及氧化鈷礦與エ業(yè)含鈷廢料中鈷的最大限度的回收利用，同時(shí)解決了電積過(guò)程中有害氣體氯氣的逸出及排放問(wèn)題，并將氯氣通過(guò)最簡(jiǎn)短流程制成鹽酸產(chǎn)品，應(yīng)用旋流電解技術(shù)高效低能耗，生產(chǎn)運(yùn)行低成本，操作簡(jiǎn)便，有效解決產(chǎn)生的有害氯氣并實(shí)現(xiàn)廢氣再利用，環(huán)保良好。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的描述旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，包括如下エ序以含鈷物料為浸出原料，依次經(jīng)酸溶解、除鉄、P204除雜、P507萃取分離及鹽酸反萃得到純凈的氯化鈷溶液，所述的氯化鈷溶液經(jīng)過(guò)密閉旋流電解槽電解沉積鈷，具體方法如下
1)將含鈷物料作為原料，在浸出槽中液固質(zhì)量比為3-10:1，根據(jù)原料成分百分比加入1N-2N硫酸和亞硫酸鈉或硫酸和ニ氧化硫進(jìn)行酸溶浸出，反應(yīng)終點(diǎn)PH為2-3，得到浸出液備用，所述的浸出液中含鈷濃度為lg/l_120g/l ；
2)將步驟I)得到的浸出液進(jìn)入除鉄工序，通過(guò)黃鈉鐵礬エ藝除鐵，溫度升至90°C以上，PH值為I. 7-1. 9，加入10%氯酸鈉溶液作為氧化劑，反應(yīng)2-3小吋，反應(yīng)過(guò)程中緩慢滴加8%碳酸鈉溶液，反應(yīng)結(jié)束后得到除鐵浸出液，PH值為4. 0-4. 5，所述浸出液中的亞鐵離子與氯酸鈉中的氯酸根離子的摩爾比為2:1;
3)將步驟2)得到的除鐵浸出液進(jìn)入除雜エ序，以皂化率65%的P204萃取劑進(jìn)行萃取，除去銅、鐵、鋅、錳等雜質(zhì)，得到的萃余液PH為3. 5，所述的P204萃取劑為體積比為25% 75%的P204和煤油的混合物，所述的P204萃取劑與除鐵浸出液體積比為1-3:1;
4)將步驟3)得到的萃余液用皂化率為70%的P507萃取劑萃取分離鈷鎳，得到的有機(jī)相用I. 2N的鹽酸洗滌，除去進(jìn)入有機(jī)相中的鎳，再用2. 5N的鹽酸進(jìn)行反萃取，得到純凈的氯化鈷溶液，所述的萃取、反萃取溫度均為30-35°C ;所述的P507萃取劑為體積比為25% 75%的P507和煤油的混合物，所述的P507萃取劑與萃余液體積比為1_3:1 ;
5)步驟4)中得到的氯化鈷溶液作為電解前液，進(jìn)入密閉旋流電解槽中電解沉積鈷，所述的電解沉積條件為鈷離子濃度在l_120g/l，電流密度400-1000A/m2，電積液PH為1-2. 5，槽電壓2. 0-3. 0V,電解液循環(huán)量在12000-180001/hr ;得到高純電積鈷管和電積貧液，所述的電積貧液返回系統(tǒng)，所述的高純電積鈷管經(jīng)過(guò)智能采集器采集出槽，經(jīng)洗滌、壓制、剪切得到成品鈷板；電積過(guò)程中產(chǎn)生的余氯混合氣在循環(huán)槽里通過(guò)吸收塔負(fù)壓吸收制成不同濃度的鹽酸產(chǎn)品，如4N和6N的鹽酸。 實(shí)施例I :
1)將含鈷物料作為原料，在浸出槽中以液固比3:1，加入IN硫酸和亞硫酸鈉進(jìn)行酸溶還原浸出，反應(yīng)終點(diǎn)PH控制在2，浸出液備用；
2)將步驟I)得到的浸出液進(jìn)入除鉄工序，采用黃鈉鐵礬中和法エ藝，以氯酸鈉為氧化齊IJ (量為亞鐵離子濃度的二分之一)，8%的碳酸鈉溶液為中和劑，反應(yīng)溫度保持在120°C反應(yīng)3小吋，除鐵過(guò)程PH值為I. 7，除鐵后液PH值控制在4. 0 ；
3)將步驟I)得到的除鐵后液液進(jìn)入除雜エ序，采用P204萃取除雜エ藝，以皂化率65%的P204萃取劑對(duì)除鐵后液進(jìn)行萃取除雜，加入與除鐵浸出液等體積的P204萃取劑，其中有機(jī)相組成為25%的P204與75%溶劑油，兩相混合時(shí)間約5min，隨后銅、鐵、鋅、錳等雜質(zhì)進(jìn)入有機(jī)相，萃余液PH控制在3. 5 ；
4)將步驟3)所得的萃余液萃取提鈷，采用皂化率為70%的P507萃取分離鈷鎳，有機(jī)皂化率為70%，其中有機(jī)相組成為25%的P507與75%溶劑油，鈷進(jìn)入有機(jī)相，負(fù)載有機(jī)相用
I.2N的鹽酸洗滌，洗去少量進(jìn)入有機(jī)相中的鎳，然后用2. 5N的鹽酸反萃鈷，得到純凈的氯化鈷溶液，氯化鈷濃度在50-100g/l，萃取、反萃取溫度均為30°C ；
5)步驟4)中得到的氯化鈷溶液作為電解前液，進(jìn)入密閉旋流電解槽中電解沉積鈷，得到高純電積鈷管和電積貧液，所述的電積貧液返回系統(tǒng)；所述的電解沉積條件為鈷離子濃度在lg/1，電流密度400A/m2，電積液PH為1，槽電壓3. OV,電解液循環(huán)量在120001/hr，電解效率可達(dá)到90% ；
6 )步驟5 )中電積過(guò)程中產(chǎn)生的氯氣隨電解液循環(huán)至電解液循環(huán)槽，循環(huán)槽上方建立一個(gè)吸收塔通風(fēng)管，生產(chǎn)中的余氯混合氣經(jīng)吸收塔負(fù)壓吸收，到含氫氣量小于3%，便于收集后直接進(jìn)入燃燒系統(tǒng)得到氯化氫，通過(guò)噴淋循環(huán)得到不同濃度的鹽酸產(chǎn)品。不但避免有害氣體排放，而且可以將有害氣體制成產(chǎn)品可以返回作為試劑使用，降了生產(chǎn)成本。 實(shí)施例2:
1)將含鈷物料作為原料，在浸出槽中以液固比10:1，加入IN硫酸和亞硫酸鈉進(jìn)行酸溶還原浸出，反應(yīng)終點(diǎn)PH控制在3，浸出液備用，所述的浸出液中含鈷濃度為lg/l_120g/l ；
2)將步驟I)得到的浸出液進(jìn)入除鉄工序，采用黃鈉鐵礬中和法エ藝，以氯酸鈉為氧化劑(量為亞鐵離子濃度的二分之一)，8%的碳酸鈉溶液為中和剤，反應(yīng)溫度保持在98°C，除鐵過(guò)程PH值為I. 9，除鐵后液PH值控制在4. 5 ；
3)將步驟I)得到的除鐵后液液進(jìn)入除雜エ序，采用P204萃取除雜エ藝，以皂化率65%的P204萃取劑對(duì)除鐵后液進(jìn)行萃取除雜，加入與除鐵浸出液等體積的P204萃取劑，其中有機(jī)相組成為25%的P204與75%溶劑油，兩相混合時(shí)間約5min，隨后銅、鐵、鋅、錳等雜質(zhì)進(jìn)入有機(jī)相，萃余液PH控制在3. 5 ；
4)將步驟3)所得的萃余液萃取提鈷，采用P507萃取分離鈷鎳，有機(jī)皂化率為70%，其中有機(jī)相組成為25%的P507與75%溶劑油，鈷進(jìn)入有機(jī)相，負(fù)載有機(jī)相用I. 2N的鹽酸洗滌，洗去少量進(jìn)入有機(jī)相中的鎳，然后用2. 5N的鹽酸反萃鈷，得到純凈的氯化鈷溶液，萃取及反萃取溫度控制在35°C，氯化鈷濃度在50-100g/l ；
5)步驟4)中得到的純凈的氯化鈷溶液作為電解前液，進(jìn)入密閉旋流電解槽電解沉積鈷，電積條件為電解液溫度選擇常溫，鈷離子濃度在100g/l，電流密度800A/m2，電積液PH控制在2. 5，槽電壓3. Ov,電解液循環(huán)量在180001/hr ;得到的高純電積鈷管，經(jīng)過(guò)智能采集器采集出槽，洗滌，壓制，剪切成品鈷板，電解效率可達(dá)到97%，鈷電耗為I. 9kffh/kg ；
6 )步驟5 )中電積過(guò)程中產(chǎn)生的氯氣隨電解液循環(huán)至電解液循環(huán)槽，循環(huán)槽上方建立一個(gè)吸收塔通風(fēng)管，生產(chǎn)中的氯氣經(jīng)吸收塔負(fù)壓吸收，產(chǎn)生的氯氣由于含氫氣量小于3%，便于收集后直接進(jìn)入燃燒系統(tǒng)得到氯化氫，通過(guò)噴淋循環(huán)得到不同濃度的鹽酸產(chǎn)品。不但避免有害氣體排放，而且可以將有害氣體制成產(chǎn)品可以返回作為試劑使用，降了生產(chǎn)成本，適合エ業(yè)化生產(chǎn)及推廣。
權(quán)利要求
1.旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于包括如下エ序以含鈷物料為浸出原料，依次經(jīng)酸溶解、除鉄、P204除雜、P507萃取分離及鹽酸反萃得到純凈的氯化鈷溶液，所述的氯化鈷溶液經(jīng)過(guò)密閉旋流電解槽電解沉積鈷，電積過(guò)程產(chǎn)生的余氯混合氣進(jìn)ー步通過(guò)干燥、燃燒、溶液噴淋循環(huán)得到4N或6N鹽酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于所述的方法包括如下エ序 1)將含鈷物料作為原料，在浸出槽中液固質(zhì)量比為3-10:1，根據(jù)原料成分百分比加入1N-2N硫酸和亞硫酸鈉進(jìn)行酸溶浸出，反應(yīng)終點(diǎn)PH為2-3，得到浸出液備用； 2)將步驟I)得到的浸出液進(jìn)入除鐵エ序，溫度升至90°C以上，PH值為I.7-1. 9，加入10%氯酸鈉溶液作為氧化劑，反應(yīng)2-3小吋，反應(yīng)過(guò)程中緩慢滴加8%碳酸鈉溶液，反應(yīng)結(jié)束后得到除鐵浸出液，PH值為4. 0-4. 5 ； 3)將步驟2)得到的除鐵浸出液進(jìn)入除雜エ序，以皂化率65%的P204萃取劑進(jìn)行萃取，除去銅、鐵、鋅、錳等雜質(zhì)，得到的萃余液PH為3. 5 ; 4)將步驟3)得到的萃余液用皂化率為70%的P507萃取劑萃取分離鈷鎳，得到的有機(jī)相用I. 2N的鹽酸洗滌，除去進(jìn)入有機(jī)相中的鎳，再用2. 5N的鹽酸進(jìn)行反萃取，得到純凈的氯化鈷溶液，所述的萃取、反萃取溫度均為30-35°C ； 5)步驟4)中得到的氯化鈷溶液作為電解前液，進(jìn)入密閉旋流電解槽中電解沉積鈷，得到高純電積鈷管和電積貧液，所述的電積貧液返回系統(tǒng)；所述的電解沉積條件為鈷離子濃度在l_120g/l，電流密度400-1000A/m2，電積液PH為1-2. 5，槽電壓2. 0-3. 0V,電解液循環(huán)量在12000-140001/hr，電積過(guò)程產(chǎn)生的余氯混合氣進(jìn)一歩通過(guò)燃燒、溶液噴淋循環(huán)得到4N或6N鹽酸產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟I)所述得到的浸出液中含鈷濃度為lg/l_120g/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟2)所述浸出液中的亞鐵離子與氯酸鈉中的氯酸根離子的摩爾比為2 :1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷エ藝，其特征在于步驟3)中所述的P204萃取劑為體積比為25% 75%的P204和煤油的混合物，所述的P204萃取劑與除鐵浸出液體積比為1-3:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟4)中所述的P507萃取劑為體積比為25% 75%的P507和煤油的混合物，所述的P507萃取劑與萃余液體積比為1-3:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟5)中所述的高純電積鈷管經(jīng)過(guò)智能采集器采集出槽，經(jīng)洗滌、壓制、剪切得到成品鈷板。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收エ藝，其特征在于步驟5)中所述的電積過(guò)程中產(chǎn)生的余氯混合氣在循環(huán)槽里通過(guò)吸收塔負(fù)壓吸收，至余氯混合氣體當(dāng)中含氫氣量小于3%時(shí)，直接進(jìn)入燃燒系統(tǒng)后得到鹽酸，鹽酸通過(guò)再循環(huán)得到4N或6N鹽酸產(chǎn)品。
全文摘要
旋流電解技術(shù)電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收工藝，屬于有色金屬濕法冶煉電解沉積技術(shù)領(lǐng)域。具體工藝為對(duì)含鈷物料進(jìn)行酸溶、除鐵，再用P204萃取凈化除去銅、鋅、錳等雜質(zhì)，再進(jìn)入到第二凈化，用P507萃取分離鈷、鎳，反萃得到氯化鈷溶液，旋流電解沉積得到高純度電積鈷，產(chǎn)生的余氯進(jìn)入回收系統(tǒng)，燃燒形成鹽酸，循環(huán)達(dá)到使用鹽酸濃度產(chǎn)品。該技術(shù)發(fā)明適用于砷化、硫化及氧化鈷礦與工業(yè)含鈷廢料中鈷的最大限度的回收利用，同時(shí)解決了電積過(guò)程中有害氣體氯氣的逸出及排放問(wèn)題，并將氯氣通過(guò)最簡(jiǎn)短流程制成鹽酸產(chǎn)品，應(yīng)用旋流電解技術(shù)高效低能耗，生產(chǎn)運(yùn)行低成本，操作簡(jiǎn)便,有效解決產(chǎn)生的有害氯氣并實(shí)現(xiàn)廢氣再利用，環(huán)保良好。
文檔編號(hào)C25C7/06GK102808194SQ20121022920
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者鄧濤, 侯新常, 林元吉, 甘海平 申請(qǐng)人:嘉興科菲冶金科技股份有限公司