[发明专利]含铁、锰的钴渣制氯化钴方法

说明书

本发明涉及一种含铁、锰的钴渣制氯化钴的方法。

在目前现有技术中，从含铁、锰的钴渣制氯化钴方法一般采用沉淀法或萃取法。先将含铁、锰的钴渣酸溶，在接近反应终点时加入氧化剂使溶液中Fe(II)氧化为Fe(III)，再以氢氧化铁或黄钠铁矾盐形式沉淀除铁，然后根据所用的方法采取不同步骤。沉淀法是在除铁后所得滤液中滴加硫化钠溶液或通入硫化氢气体，调节溶液PH值，钴以硫化钴形式沉淀，过滤分离，弃去滤液，硫化钴在酸中用氧化剂氧化或直接用氧化性酸氧化溶解为可溶性钴盐溶液，再加入碳酸钠使其形成碳酸钴沉淀，将碳酸钴溶解在盐酸中，经浓缩、结晶得氯化钴晶体。萃取法是在除铁后的滤液中加入萃取剂萃取分离出锰，水相经碳酸盐沉钴，再用盐酸溶解，经浓缩、结晶得氯化钴晶体。上述两种方法均存在不足之处。沉淀法：(1)在用硫化物沉钴过程中，会有硫化氢气体放出，操作环境恶劣。沉钴过程中PH值难以控制，会有硫化锰伴随沉淀，造成钴、锰分离不彻底。产生的硫化钴具有胶体性质，过滤分离相当困难，无法正常生产。(2)硫化钴需在酸中用氧化剂氧化或直接用氧化性酸氧化才能溶解成可溶性钴盐，伴随产生污染性的气体，反应条件苛刻，设备要求高，不利于工业化生产。(3)用碳酸盐从可溶性钴盐中沉淀钴时，具有胶体性质的碱式碳酸钴伴随产生，过滤分离困难，不仅造成钴回收率低于90％，且钴产品的纯度也会降低。萃取法是一种新兴湿法提炼金属行业，以逐渐由原子能行业向有色金属提炼和纯化方向发展。具有速度快和选择性高等优点。它的不足之处是：(1)萃取法必须经过萃取——洗涤——反萃三个阶段，为了使萃取能得以进行，萃取剂和溶剂必须回收循环使用，工艺复杂，成本高，投资大。就有色金属工业萃取分离而言，目前仍不够完善。(2)萃取一般在溶液中离子浓度相对较低下进行，在实际工作中往往浓度较高，不能充分分离。萃取法提炼和纯化适合于大型化工业生产，不便于中、小型化工业生产。无论采用沉淀法还是萃取法均存在以下问题：(1)以氢氧化铁形式沉铁时，氢氧化铁过滤困难，吸附其它阳离子多，钴流失严重；以黄钠铁矾盐形式沉铁，耗时长，需要补加一定量碱金属阳离子。(2)锰作为废弃物排放，使资源浪费，对环境造成污染。

本发明的目的是提供一种含铁、锰的钴渣制氯化钴的方法。锰也得以回收利用，并克服了上述诸多缺点。工艺容易操作，成本低，更为合理，还可直接用于中、小型工厂工业化生产。改进了除铁工艺后，钴的回收率显著提高。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是含铁、锰的钴渣用硫酸酸溶，在接近反应终点时加入氧化剂使溶液中Fe(II)被氧化为Fe(III)，采用澳大利亚电锌公司开发的一种新的针铁矿沉淀——部分水解法，喷淋沉铁工艺除铁。在控制PH值的情况下，用高锰酸盐氧化溶液中Mn(II)定量的转化为二氧化锰，通过离心分离出二氧化锰，滤液中加入碳酸氢钠，钴以碳酸钴形式析出，离心分离得碳酸钴，滤液含碱金属硫酸盐，可回收利用。碳酸钴经盐酸溶解、浓缩、结晶得氯化钴晶体。

本发明的化学反应原理如下：

钴渣经酸溶、氧化、过滤后，溶液的成分是硫酸钴、硫酸铁、硫酸锰及少量硫酸。沉铁的反应式为：

  X＝0.1--沉锰的反应式为；

沉钴及制备氯化钴的反应式为：

在搪玻反应器中，定量加入一定浓度的硫酸，在适当温度和良好的搅拌下，缓慢加入钴渣。反应在常压下进行，当反应液PH值接近1.0时，加入少量氧化剂。硫酸浓度在10％～85％，最好是30～40％。反应温度控制在85～105℃，最好是95±2℃。氧化剂是高锰酸盐、二氧化锰、氯酸盐或次氯酸盐，最好是二氧化锰。反应终点控制PH值1.0～2.0，最好是PH值1.5。反应在4～5小时内完成，其中氧化时间在1.0～1.5小时，当检测无Fe(II)存在时，即可停止反应。