一种环隙式离心萃取器在氯化钴萃取中的应用

摘要

本发明提供了一种环隙式离心萃取器在氯化钴萃取中的应用，依次包括皂化、萃取、补萃取、酸洗涤空甩、反萃取空甩、1级水洗、酸洗和二级水洗在第一箱和第二箱中皂化，萃取级数为2级在第五箱、第六箱中，补萃取级数为2级在第三箱、第四箱中，酸洗涤级数为3级在第七箱、第八箱、第九箱中，空甩级数1级在第十箱中；反萃取级数为3级在第十一箱、第十二箱、第十三箱中，空甩级数1级第十四箱中；1级水洗在第十四箱中，1级酸洗第十五箱中，2级水洗第十六箱中；本发明提高了工艺控制水平，减少了有机投入量，采用氯化钴溶液萃取转型工艺生产四氧化三钴，取代硝酸溶解电钴，操作简便，避免了氮氧化物的产生，过程安全可靠，降低了环境污染。

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，涉及镍钴等有色金属行业中溶液的转型分相、分离，具体涉及一种环隙式离心萃取器在氯化钴萃取中的应用。

背景技术

随着电池行业的快速发展，钴酸锂作为锂电池材料的原料，近十年乃至后二十年是钴市场较为火爆的速度在增长。作为钴酸锂生产的原料供应基地，采用电积钴为原料，生产的四氧化三钴产品存在：产生成本高，经济效益受限，且硝酸溶解环境差。因此，工艺改进和体系的更换是降低成本、提高市场竞争力所采取的主要手段。离心萃取器作为一种高效的萃取设备，虽然可以提纯、分离含钴等有色金属，但是在液相分离和分相中具萃取率低下、萃取不彻底。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种环隙式离心萃取器在氯化钴萃取中的应用。

本发明所采取的技术方案是：一种环隙式离心萃取器在氯化钴萃取中的应用，所述的应用按下述方法进行，利用环隙式离心萃取器，在第二箱加入P507有机和氢氧化钠进行皂化，皂化率为70%，皂化液进入第五箱、第六箱对含氯化钴的料液进行2级萃取，萃取剂为按体积比1:1的P507与磺化煤油，萃取后得到液相和负载钴的有机相，液相返回第三箱和第四箱中，负载钴的有机相依次进入第七箱、第八箱、第九箱中采用0.3mol/L硝酸进行3级杂质洗涤，洗涤后排入第十箱空甩得到含钴的有机相和液相，液相返回第七箱继续洗涤、洗涤后继续排入第十箱空甩，最终空甩后得到的液相进入第四箱中继续皂化，对第十箱空甩得到的含钴的有机相进入第十一箱、第十二箱、第十三箱再加浓度3mol/L的反萃硝酸进行3级反萃取得到硝酸钴液体和含少量钴的有机相，含少量钴的有机相依次进入第十四箱中进行一级水洗、第十五箱中酸洗、第十六箱中二级水洗除去少部分钴后，有机相返回第一箱、第二箱继续循环使用，二级洗液外排；另外，在第一箱中加入P507有机和氢氧化钠进行皂化，皂化率为20%，皂化液进入第三箱、第四箱对第五箱出来的水相和第七箱出来的水相进行补萃取。

进一步的，第十四箱中进行的一级水洗控制水流量为0.3m³/h水洗后得1级洗液和有机相，有机相进入第十五箱中对有机相采用6mol/L盐酸控制流量为0.3m³/h得酸洗液和有机相，有机相进入第十六箱中对有机相采用纯水进行二级水洗控制流量为0.3m³/h得二级洗液和有机相。

进一步的，皂化液进入第三箱、第四箱对第五箱出来的水相和第七箱出来的水相进行补萃取，补萃取得到的萃余液，及第十四箱中进行一级水洗得到的1级洗液，第十五箱中酸洗得到的酸洗液均回收。

其中，上述的环隙式离心萃取器为Φ300玻璃钢离心萃取器。

本发明的有益效果是：本发明玻璃钢离心萃取器成功应用于钴溶液的萃取，提高了工艺控制水平，减少了有机的投入量，降低了基建投资；采用氯化钴溶液萃取转型硝酸钴工艺生产四氧化三钴，使四氧化三钴的生产原料和生产成本大幅度降低，提高了四氧化三钴的附加值和市场竞争能力；采用氯化钴溶液萃取转型工艺生产四氧化三钴，取代硝酸溶解电钴，操作简便，避免了氮氧化物的产生，使生产过程更加安全，现场环境大为改善，降低了环境污染。

本发明通过合理配比萃取料液，调整萃取、洗涤级数使氯化钴溶液转型成硝酸钴，利用硝酸钴和氢氧化钠合成制备成氢氧化钴，煅烧氢氧化钴为四氧化三钴，从而降低生产成本，彻底代替硝酸溶解电积钴，消除硝酸溶解过程的不安全因素。环隙式离心萃取器用于氯化钴萃取转型硝酸钴工艺，经过反复试验和参数摸索，通过分析负载有机和水相的比重差异，得出了最佳流比、皂化率以及料液、硝酸等浓度，使转型后浓度和指标达到了预期目的。利用Ф20-300的环隙式离心萃取器，皂化剂为P₅₀₇+氢氧化钠，皂化率60-70%，P507与磺化煤油的比例1:1，反萃硝酸的浓度3mol/L，得到硝酸钴浓度能达到85g/L以上；离心萃取器在氯化钴萃取转型硝酸钴溶液过程中，其洗涤硝酸浓度和流量决定萃余液含钴和反萃后有机相的澄清度；在物料分离和分相过程中分离彻底，工作效率高，可进行镍钴等有色金属的转型和体系的变换。

附图说明

图1.本发明实施例1的工艺流程图；

图2.本发明制备的四氧化三钴形貌图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，Φ300玻璃钢离心萃取器在氯化钴萃取中的应用：其中依次包括皂化、萃取、补萃取、酸洗涤空甩、反萃取空甩、1级水洗、酸洗和二级水洗，在第一箱1和第二箱2中皂化，萃取级数为2级在第五箱5、第六箱6中进行，补萃取级数为2级在第三箱3、第四箱4中进行，酸洗涤级数为3级在第七箱7、第八箱8、第九箱9中进行，空甩级数1级在第十箱11中进行；反萃取级数为3级在第十一箱11、第十二箱12、第十三箱13中进行，空甩级数1级第十四箱4中进行；1级水洗在第十四箱14中进行，1级酸洗在第十五箱15中进行，2级水洗在第十六箱16中进行。整个工艺过程具体如下：在第二箱2加入P507有机和氢氧化钠进行皂化，皂化率为70%，皂化液进入第五箱5、第六箱6箱对料液进行萃取，萃取后得到液相和负载钴的有机相，液相返回第三箱3和第四箱4中，对负载钴的有机相依次进入第七箱7、第八箱8、第九箱9中采用0.3mol/L硝酸进行3级杂质洗涤，洗涤后排入第十箱10空甩得到含钴的有机相和液相，负载有机相进入第十一箱11、第十二箱12、第十三箱13，再加浓度3mol/L的反萃硝酸进行3级反萃取得到硝酸钴液体和有机相（含少部分钴），有机相再经过1级水洗第十四箱14、酸洗第十五箱15、2级水洗第十六箱16，除去少部分钴后返回第一箱1、第二箱2继续循环使用，2级水洗液外排；另外，在第一箱1中加入P507有机和氢氧化钠进行皂化，皂化率为20%，皂化液进入第三箱3、第四箱4对第五箱5出来的水相和第七箱7出来的水相进行补萃取；萃余液、1级洗液、酸洗液集中回收。其中，所述第十四箱中进行的一级水洗控制水流量为0.3m³/h水洗后得1级洗液和有机相，有机相进入第十五箱中对有机相采用6mol/L盐酸控制流量为0.3m³/h得酸洗液和有机相，有机相进入第十六箱中对有机相采用纯水进行二级水洗控制流量为0.3m³/h得二级洗液和有机相。

表1Φ300环隙式离心萃取器用于氯化钴转型硝酸钴工艺参数

转型前后指标，以及制备四氧化三钴指标见表2：

表2氯化钴萃取转型硝酸钴生产四氧化三钴部分数据统计（g/L、%）

从表2中可以看出，利用环隙式离心萃取器将氯化钴溶液转型成硝酸钴溶液，且转型后的溶液指标良好，如图2所示，生产的硝酸钴溶液制备的四氧化三钴产品质量满足需求；有机相返回二次利用，萃余液含钴低于0.1g/L，环境较好，相比电积钴溶解硝酸钴制备四氧化三钴产品来说，产品成本得到了大幅度降低，且通过计算，转型后收率在98%以上，满足预期目的。