一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法

摘要

本发明属于电池材料生产技术领域，公开了一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法，该方法包括：S1、将钴锰溶液进行初步净化，得到净化溶液；S2、将所述净化溶液在加压的情况下进行水热反应，温度控制在200℃～220℃，得到粗制硫酸锰晶体和上清液；S3、对所述上清液进行P204萃取线除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；并对所述P204反萃液进行蒸发浓缩，得到浓缩；将浓缩液混入所述S1中的所述净化溶液，继续所述S2；S4、对所述P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。本发明在进行P204萃取除杂前将钴锰溶液中的锰分离，能够确保后期P204萃取线的顺利进行，进而提高产能，降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明属于电池材料生产技术领域，具体涉及一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法。

背景技术

在电池材料的生产过程中，不可避免的需要对钴锰进行分离，目前已经应用的钴锰分离方法主要有沉淀法和溶剂萃取法；其中沉淀法主要有氢氧化物沉淀法、硫化沉淀法、氨/碳酸盐沉淀法和氧化沉淀法。

但是现有的这些方法均存在或多或少的问题，例如氢氧化物沉淀法和硫化沉淀法得到的含钴沉淀渣均需返溶，其中，硫化沉淀渣还需要在氧化条件下浸出，增加了工序；氧化沉淀法较适宜处理低锰溶液，对于高锰溶液，处理成本高。

发明内容

有鉴于此，针对现有的钴锰分离方法存在处理成本高的问题，本发明提供一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法。

采用如下技术方案实现：一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法，该方法包括如下步骤：

S1、将钴锰溶液进行初步净化，得到净化溶液；

S1、将钴锰溶液进行初步净化，得到净化溶液；

S2、将所述净化溶液在加压的情况下进行水热反应，温度控制在200℃～220℃，得到粗制硫酸锰晶体和上清液；

S3、对所述上清液进行P204萃取线除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；并对所述P204反萃液进行蒸发浓缩，得到浓缩液；将所述浓缩液混入所述S1中的所述净化溶液，继续所述S2；

S4、对所述P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。

优选的，S1中的钴锰溶液中锰的浓度大于30g/L，钴的浓度为40g/L～60g/L。

优选的，净化溶液的温度为20℃～35℃。

优选的，S1中的具体步骤为：向钴锰溶液中加入氢氧化钠，过滤，得到净化溶液。

优选的，S2的具体过程为：

将所述净化溶液在压力为0.1～0.3Mpa，温度为200℃～220℃下进行水热反应；所述水热反应结束后，得到粗制硫酸锰晶体和上清液。

优选的，S3中，将所述蒸发浓缩的温度为80℃～90℃，浓缩至所述浓缩液的密度为1.2～1.3g/mL为止。

与现有技术相比，采用上述方案本发明的有益效果为：

本发明的方法先对钴锰溶液进行初步净化，初步除去其中含有的铁，得到净化溶液，避免在后期结晶时大量的铁离子也发生结晶，而使硫酸锰晶体中含有的杂质较多；

因为高浓度的锰不利于P204萃取线运行，所以向净化溶液中加入硫酸，通过调控压力、温度，进行水热反应，随后静置在高温高压下进行结晶，使得其中的硫酸锰充分的结晶，这样就初步将锰分离出，以确保后期P204萃取线的顺利进行，进而提高产能，降低生产成本；

然后，对P204反萃液进行蒸发浓缩，得到浓缩液；并将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2，这样就能确保锰离子被充分的结晶分离；最后，P204萃余液进行P507萃取，得到含杂质较少的氯化钴溶液。

综上所述，本发明在进行P204萃取除杂前将钴锰溶液中的锰分离，能够确保后期P204萃取线的顺利进行，进而提高产能，降低生产成本。

附图说明

图1本发明实施例提供的一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在电池材料的生产过程中，从湿法车间流出的钴锰溶液如果直接排放，不仅造成对环境的污染，而且还造成原料的浪费，所以在实际生产过程中都需要对其进行钴锰的分离，实现对钴锰的回收利用。

本发明提供一种利用高压结晶法制备氯化钴的方法，该方法包括如下步骤：

S1、将钴锰溶液进行初步净化，得到净化溶液；

S2、将净化溶液在加压的情况下进行水热反应，温度控制在200℃～220℃，得到粗制硫酸锰晶体和上清液；

S3、对上清液进行P204萃取线除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；并对P204反萃液进行蒸发浓缩，得到浓缩液；将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2；

S4、对P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。

此外需要说明，通过实验发现硫酸锰的溶解度在温度低于27℃时随温度的升高而增加，在高于27℃时会随温度的升高而逐渐降低，尤其是超过100℃时会急剧降低。所以利用硫酸锰的这一个特性，可能能够使锰浓度较低的溶液结晶出硫酸锰。

结合具体实施例详细说明本发明的方法。

实施例1

本实施例的钴锰溶液中钴浓度为40g/L，而锰的浓度为35g/L，具体采用如下方法进行钴锰分离：

S1、向钴锰溶液中加入氢氧化钠(即液碱)，目的是除去钴锰溶液中的铁离子，随后过滤，得到净化溶液，其中净化溶液的温度为20℃；

S2、将净化溶液加入到密闭反应釜中，并加入硫酸，搅拌混合均匀后，静止，同时向反应釜中通入蒸汽用于加热净化溶液，以及增加密闭反应釜内的压力，确保反应釜内温度维持在200℃左右；反应釜内压力维持在0.1Mpa左右，在这种环境中，进行水热反应；水热反应结束后，得到粗制硫酸锰晶体和上清液；

S3、将S2中的上清液过P204萃取线进行除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；将P204反萃液在80℃下进行蒸发浓缩，浓缩至浓缩液的密度为1.2g/mL为止；随后，将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2；

S4、对P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。

在本实施例中，在确保钴锰的回收率至少达到99％的前提下，本实施例在过P204萃取线时，上清液的流量可以维持在158L/h～163L/h，这就使得整个工艺方法具有较高的产能。

实施例2

本实施例的钴锰溶液中钴浓度为60g/L，而锰的浓度为50g/L，具体采用如下方法进行钴锰分离：

S1、向钴锰溶液中加入氢氧化钠(即液碱)，目的是除去钴锰溶液中的铁离子，随后过滤，得到净化溶液，其中净化溶液的温度为35℃；

S2、将净化溶液加入到密闭反应釜中，并加入硫酸，搅拌混合均匀后，静止，同时向反应釜中通入蒸汽用于加热净化溶液，以及增加密闭反应釜内的压力，确保反应釜内温度维持在220℃左右；反应釜内压力维持在0.3Mpa左右，在这种环境中，进行水热反应；水热反应结束后得到粗制硫酸锰晶体和上清液；

S3、将S2中的上清液过P204萃取线进行除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；将P204反萃液在90℃下进行蒸发浓缩，浓缩至浓缩液的密度为1.3g/mL为止；随后，将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2；

S4、对P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。

在本实施例中，在确保钴锰的回收率至少达到99％的前提下，本实施例在过P204萃取线时，上清液的流量可以维持在155L/h～161L/h，这就使得整个工艺方法具有较高的产能。

实施例3

本实施例的钴锰溶液中钴浓度为50g/L，而锰的浓度为80g/L，具体采用如下方法进行钴锰分离：

S1、向钴锰溶液中加入氢氧化钠(即液碱)，目的是除去钴锰溶液中的铁离子，随后过滤，得到净化溶液，其中净化溶液的温度为27℃；

S2、将净化溶液加入到密闭反应釜中，并加入硫酸，搅拌混合均匀后，静止，同时向反应釜中通入蒸汽用于加热净化溶液，以及增加密闭反应釜内的压力，确保反应釜内温度维持在210℃左右；反应釜内压力维持在0.2Mpa左右，在这种环境中，进行水热反应；水热反应结束后，得到粗制硫酸锰晶体和上清液；

S3、将S2中的上清液过P204萃取线进行除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；将P204反萃液在85℃下进行蒸发浓缩，浓缩至浓缩液的密度为1.25g/mL为止；随后，将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2；

S4、对P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。

在本实施例中，在确保钴锰的回收率至少达到99％的前提下，本实施例在过P204萃取线时，上清液的流量可以维持在157L/h～165L/h，这就使得整个工艺方法具有较高的产能。

上述实施例1-实施例3的反应参数具体见表1。

表1实施例1-实施例3的反应参数

对比例1

本实施例的钴锰溶液中钴浓度为50g/L，而锰的浓度为80g/L，具体采用如下方法进行钴锰分离：

S1、向钴锰溶液中加入氢氧化钠(即液碱)，目的是除去钴锰溶液中的铁离子，随后过滤，得到净化溶液，其中净化溶液的温度为27℃；

S2、将净化溶液过P204萃取线进行除杂，得到P204萃余液和P204反萃液；将P204反萃液在85℃下进行蒸发浓缩，浓缩至浓缩液的密度为1.25g/mL为止；随后，将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2；

S4、对P204萃余液进行P507萃取，得到氯化钴溶液。

本对比例与实施例的不同是：在过P204萃取线之前，是否除去钴锰溶液中的锰。

在具体生产过程中，无论采用何种生产回收工艺，都要确保钴锰的回收率达到99％，所以在此基础上，如何提高产能成为工业生产中所面临的核心问题。

当采用本对比例的方法，发现将净化溶液过P204萃取线时，随着时间的延长，净化溶液的流速逐渐减小，直至稳定，稳定后的流速可以维持在97L/h～103L/h，这就导致在相同生产时间内，相较于实施例1～实施例3，采用对比例1的方法的产能较低，即实施例的生产方法的产能比对比例1的产能高出20％～30％。

这也从另一方面说明，本实施例的方法处理成本低，有效的解决了现有的钴锰分离方法存在处理成本高的问题。

上述三个实施例均先对钴锰溶液进行初步净化，初步除去其中含有的铁，得到净化溶液，避免在后期结晶时大量的铁离子也发生结晶，而使硫酸锰晶体中含有的杂质较多；

因为高浓度的锰不利于P204萃取线运行；所以向净化溶液中加入硫酸，通过调控压力、温度，进行水热反应，随后静置在高温高压下进行结晶，使得其中的硫酸锰充分的结晶，这样就初步将锰分离出，以确保后期P204萃取线的顺利进行，进而提高产能，降低生产成本；

然后，为了充分使钴锰分离，对P204反萃液进行蒸发浓缩，得到浓缩液；并将浓缩液混入S1中的净化溶液，继续S2，这样就能确保锰离子被充分的结晶分离；

最后，P204萃余液进行P507萃取，得到含杂质较少的氯化钴溶液。

综上所述，本发明在进行P204萃取除杂前将钴锰溶液中的锰分离，能够确保后期P204萃取线的顺利进行，进而提高产能，降低生产成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。