專利名稱：萃取色層分離凈化鈷溶液的工藝方法
技術領域：
本發明涉及以2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯(HEHEHP、 P507、 PC-88A)為萃取劑在萃取色層分離法凈化鈷溶液過程中采 用緩沖淋洗體系得到生產高純鈷溶液的工藝方法。
背景技術：
制備高純鈷的關鍵是鈷溶液的深度凈化，特別是要使鈷溶液 中鎳的含量小于10ppm，凈化后的鈷溶液經過電積得到高純陰極 鈷，再將高純陰極鈷經過真空熔煉得到純度大于4N的高純鈷錠。
鈷溶液的凈化方法主要有化學沉淀法、離子交換法和溶劑萃 取法。但這些方法難以制備出鎳含量小于10ppm的高純鈷溶液， 即使進行多級數的分離也難以實現鈷鎳、鈷銅的深度分離。
萃取色層法具有液-液萃取中萃取劑的高度選擇性，又具有 離子交換法的多級性，在分離性質接近的元素上有著優良的性 能，因此在濕法冶金中受到越來越多的重視。
由于鈷溶液的萃取凈化過程對pH值有嚴格的要求，特別在 淋洗過程中，必須嚴格控制柱內pH值，否則將嚴重影響分離效 果，并使分離效率降低。而目前采用的萃取色層法分離工藝，常 用一定pH值的鈷溶液或硫酸、鹽酸溶液作為淋洗液，通過不斷 淋洗負載萃淋樹脂，實現對柱內的pH值的控制。但該工藝仍存 在著柱內pH值控制困難、效率低和鈷的直收率低等問題，成為 影響其大規模工業應用的主要因素之一。
發明內容
本發明的目的是提供一種緩沖淋洗法凈化鈷溶液的工藝，該工 藝流程簡單、易操作；設備產能大，投資小，化工材料的消耗量 小的特點，本工藝還使淋洗過程pH值的得到控,，提高了淋洗效 率和鈷的直收率，產品質量高、穩定，最終產品金屬鈷的純度達 到4N以上。
3為達到上述的發明目的，本發明采用以下技術方案本發明 的整個過程要經過三個階段，[l]色層柱萃取鈷溶液，[2]緩沖體 系淋洗[3]淋洗液濃縮得到高純鈷溶液。
所述的緩沖體系淋洗的淋洗液為pH值為2 3的HAc-NaAc緩 沖溶液，用緩沖淋洗液把P507萃淋樹脂柱中的鎳淋洗到淋洗液 水相中，淋洗液的流速為色層柱空體積的1.0 1.5倍/h。
所述的色層柱的長徑比為10/1 5/1。
萃取色層凈化分離后得到的高純鈷溶液經過濃縮得到含鈷 50 160克/升的硫酸鈷或氯化鈷溶液，pH值為2 4。
P507萃取色層分離的方法進行鈷溶液的凈化特別是鈷鎳、 鈷銅的深度分離過程中，采用緩沖淋洗體系，確保淋洗過程的 pH值得到嚴格和穩定的控制，提高淋洗效率，得到合格的高純 溶液。該溶液經過電積精煉得到高純陰極鈷(電積鈷)，電積鈷 再進行真空熔煉進一步提純，得到純度大于4N的高純金屬鈷。
以P507為萃取劑，大孔吸附樹脂為支持體，本工藝依次采用 P507萃取劑吸附制備P507萃淋樹脂、緩沖體系淋洗、反萃鈷、 萃淋樹脂的再生。
將P507萃取劑采用皂化吸附的方式吸附在大孔吸附樹脂 上，制備出30% 80% 〔重量百分數，下同〕P507萃淋樹脂。
鈷料液為鈷的氯化物或硫酸鹽溶液，其中鈷的總濃度為 5 150克/升，淋洗液為pH值2 3的HAc-NaAc緩沖溶液，反萃鈷 淋洗液為游離酸度為0.5 4摩爾/升硫酸溶液或鹽酸溶液，色層樹 脂再生液為6摩爾/升的鹽酸溶液。萃取色層凈化分離后得到的 高純鈷溶液經過濃縮得到含鈷50 160克/升的硫酸鈷或氯化鈷溶 液，pH值為2 4。經過電流密度為300A/m2的恒電流電解，溫 度30~60°C，鈦涂釕板做陽極，鈦板做陰極，在陰極上沉積得 到電積陰極鈷。電積陰極鈷經過真空熔煉得到純度大于4N的高 純鈷錠，熔煉溫度大于1495°C，真空度l(T3~10Pa。
萃取色層法分離凈化鈷溶液原料的制備方法是本領域所屬 技術人員所共知的。第一種方法是將工業級或試劑硫酸鈷或氯化 鈷溶解在水中，加入鹽酸或硫酸調整pH值；第二種方法是將金屬鈷或鈷粉加入定量的鹽酸或硫酸溶解得到鈷料液；第三種方法
是將含鈷的金屬或合金加入定量的鹽酸或硫酸溶解得到鈷料液。 得到的料液為的硫酸鈷或氯化鈷溶液，得到得溶液鈷含量為
5 150克/升。
萃取色層法凈化鈷溶液過程中的P507萃淋樹脂的制備方法 是使用大孔吸附樹脂，最好是對油性物質有較高選擇性的大孔吸 附樹脂(市場有售)，在攪拌的條件下對P507萃取劑進行吸附， 制備出所需含量的P507萃淋樹脂。
在本發明中的萃取色層法分離凈化鈷溶液的體系中影響鈷 鎳、鈷銅、鈷鋅等鈷與其他金屬離子分離的因素很多，它們是萃 取色層柱的長徑比、支持體的粒徑及孔隙率大小，淋洗液的pH 值和流出體積；P507萃取劑的濃度；料液中鈷和其它金屬離子 的濃度和酸度等因素。
當其他因素固定，隨著萃取劑P507濃度的增大，萃取分離 系數P值也增大，若萃取劑P507的濃度小于30X，萃取容量小， 產能低；萃取劑P507的濃度大于80%，支持體吸附量飽和，所 以萃取劑P507的濃度為30 80。％的范圍。
支持體的粒徑在70~150目的范圍內對鈷溶液的分離凈化沒 有明顯的影響。當粒徑小于70目時，萃取色層柱的流速快，不 易控制柱的溶液流動狀態；當粒徑大于150目時，萃取色層柱的 流速慢，分離過程長。因此支持體的粒徑在70 150目的范圍為 宜。
料液中鈷的總濃度低于5克/升時，料液處理量較大，消耗總 酸量大；料液中鈷的總濃度高于150克/升時，會使鈷與其它雜 質金屬離子的分離系數降低，為了保證鈷溶液較好的分離凈化效 果，料液中鈷的濃度在5~150克/升，pH值為4 5，其它雜質金 屬離子總濃度小于1克/升為佳。
淋洗液為pH值為2 3的HAc-NaAc緩沖溶液，淋洗液的流速 為色層柱空體積的1.0 1.5倍/h。
在反萃鈷液中所用的反萃液為0.5 4摩爾/升鹽酸或硫酸溶液。P507萃淋樹脂柱除鐵、鋅及再生所用淋洗液為酸度為6摩爾 /升鹽酸溶液。
萃取色層法萃取分離凈化鈷溶液時， 一個萃取色層柱的操作
方法為
首先把P507萃淋樹脂按本領域所屬技術人員所共知的方法 裝入萃取色層柱中；然后P507萃淋樹脂柱用鈷溶液萃取進行加 料，使萃取劑P507與鈷進行萃取反應；
第二歩對萃取鈷的P507萃淋樹脂柱進行淋洗，用緩沖淋洗 液把P507萃淋樹脂柱中的鎳淋洗到淋洗液水相中，鈷仍留在 P507萃淋樹脂的萃取劑中，再用酸淋洗液把P507萃淋樹脂柱中 的鈷淋洗到淋洗液水相中，得到高純鈷鹽溶液，最后把含鐵、鋅 等金屬雜質的P507萃淋樹脂柱用6N鹽酸進行淋洗、再生，再 生后的樹脂繼續循環使用。進行上述所有操作的溫度在10 40攝 氏度之間。
得到的高純鈷鹽溶液用本領域所屬技術人員均知的方法經 濃縮、電解沉積，得到電積陰極鈷。
得到的電積陰極鈷進行真空熔煉，得到純度大于4N的高純鈷。
本發明的優點在于
1、 本發明的P507萃取色層方法結合了液-液萃取方法的高 選擇性和離子交換法的多級性，強化了對鈷溶液的凈化能力并且 具有工藝流程簡單、易操作；設備產能大，投資小，化工材料的 消耗量小的特點；同時萃取色層法使整個萃取分離工藝的設備易 于封閉，減少高濃度的鹽酸溶液產生的刺激性氣味，改善了工作 環境。
2、 本發明的萃取色層工藝中采用HAc-NaAc緩沖淋洗體系， 確保了淋洗過程pH值的控制，提高了淋洗效率和鈷的直收率，產品 質量高、穩定，最終產品金屬鈷的純度達到4N以上。
以下非限定性實施例只是為了進一步說明本發明，而不是作 為對本發明范圍的限定，本發明的保護范圍由權利要求決定。
6圖1:工藝流程框1中，1為原料鈷溶液進行P507萃取色層分離工序，2為緩沖液淋洗工序，其中，淋洗液另行處理，3為酸液淋洗(反萃工序)、4、為濃縮工序，濃縮后經電積工序5、真空熔煉工序6得到高純鈷。7、為用6N鹽酸淋洗的樹脂再生工序，再生后的樹脂返回P507吸附工序。
具體實施方式
實施例1取IO公斤含水的大孔吸附樹脂(從市場購得，牌號HPD-IOO， 其相關參數1、粒度(粒徑0.3-1.2mm)》90%); 2、平均孔徑 85-90° A;比表面650-700m2/g;吸附流速l-4BV/h;解吸流速 0.6-2BV/h;解吸劑乙醇或乙醇水溶液；解吸劑用量2-3 BV) 放入水溶液中，加入2公斤的P507萃取劑，在攪拌的條件下進 行吸附處理，過濾后制備出34%P507的萃淋樹脂，裝入直徑為 80mm，長為850mm的有機玻璃柱，組裝成P507萃淋樹脂柱， 經測定其空體積約為400ml左右。加入氯化鈷料液5升，其中鈷濃度為60克/升，料液的pH 值為4.5，對P507萃淋樹脂柱進行淋洗直至淋出液的pH值從1.7 變為3.5后結束。然后用pH值為3的HAc-NaAc緩沖溶液作為淋洗負載鈷的 P507萃淋樹脂，控制流速為色層柱空體積的1.5倍體積/h，當淋出 液體積為色層柱空體積的3倍的時候，改用酸度為2摩爾/升鹽 酸溶液迅速洗脫色層柱中吸附的鈷離子。最后對P507萃淋樹脂柱進行再生淋洗，再生液為6摩爾/升 鹽酸溶液，當淋出液體積為色層柱空體積的4倍的時候，改用去 離子水淋洗。當淋出液pH值為5時結束。收集到的氯化鈷溶液濃縮到100克/升，進行電解沉積，陰極 得到的電積鈷經真空熔煉得到高純鈷錠，鈷的純度經輝光放電質 譜分析為6N以上。實施例2試驗操作方法同實施例1。制備50。/。P507萃淋樹脂。加入硫酸鈷料液5升，其中鈷濃度為80克/升，料液的pH值為4，對 P507萃淋樹脂柱進行淋洗直至淋出液的pH值從1.7變為3。然后用用pH值為3的HAc-NaAc緩沖溶液淋洗負載P507萃 淋樹脂，控制流速為色層柱空體積的1.2倍/h，當淋出液體積為色 層柱空體積的4倍的時候，改用酸度為1摩爾/升硫酸溶液迅速 洗脫色層柱吸附的鈷離子。最后對P507萃淋樹脂柱進行再生淋洗，再生液為6摩爾/升 鹽酸溶液，當淋出液體積為色層柱空體積的4倍的時候，改用去 離子水淋洗。當淋出液pH值為5時結束。收集到的硫酸鈷溶液濃縮到卯克/升以上，進行電解沉積， 陰極得到的電積鈷經真空熔煉得到高純鈷錠，鈷的純度經光譜分 析為4N以上。
權利要求
1、一種萃取色層分離凈化鈷溶液的工藝方法，其特征在于它包括以下工序(1)色層柱萃取鈷溶液；(2)緩沖體系淋洗；(3)反萃液淋洗-濃縮得到高純鈷溶液所述的緩沖體系淋洗的淋洗液為pH值為2～3的HAc-NaAc緩沖溶液，用緩沖淋洗液把P507萃淋樹脂柱中的鎳淋洗到淋洗液水相中，淋洗液的流速為色層柱空體積的1.0～1.5倍/h。
2、 根據權利要求1所述的一種萃取色層分離凈化鈷溶液的工 藝方法，其特征在于所述的色層柱的長徑比為10/1 5/1。
3、 根據權利要求1或2所述的一種萃取色層分離凈化鈷溶液 的工藝方法，其特征在于鈷料液為鈷的氯化物或硫酸鹽溶液， 其中鈷的總濃度為5~150克/升，反鈷淋洗液為游離酸度為0.5~4 摩爾/升硫酸溶液或鹽酸溶液。
4、 根據權利要求1或2所述的一種萃取色層分離凈化鈷溶液 的工藝方法，其特征在于萃取色層凈化分離后得到的高純鈷溶 液經過濃縮得到含鈷50 160克/升的硫酸鈷或氯化鈷溶液，pH 值為2 4。
5、 根據權利要求1或2所述的一種萃取色層分離凈化鈷溶液 的工藝方法，其特征在于反萃液淋洗后的萃淋樹脂進行再生處理。
全文摘要
一種萃取色層分離凈化鈷溶液的工藝方法，它包括以下工序色層柱萃取鈷溶液；緩沖體系淋洗；反萃液淋洗-濃縮得到高純鈷溶液，所述的緩沖體系淋洗的淋洗液為pH值為2～3的HAc-NaAc緩沖溶液，用緩沖淋洗液把P507萃淋樹脂柱中的鎳淋洗到淋洗液水相中，淋洗液的流速為色層柱空體積的1.0～1.5倍/h。本發明的P507萃取色層方法結合了液-液萃取方法的高選擇性和離子交換法的多級性，強化了對鈷溶液的凈化能力并且具有工藝流程簡單、易操作；設備產能大，投資小，化工材料的消耗量小的特點；本發明的萃取色層工藝中采用HAc-NaAc緩沖淋洗體系，確保了淋洗過程pH值的控制，提高了淋洗效率和鈷的直收率，產品質量高、穩定，最終產品金屬鈷的純度達到4N以上。
文檔編號C22B23/00GK101643859SQ20081011806
公開日2010年2月10日 申請日期2008年8月7日 優先權日2008年8月7日
發明者力 張, 羅歲斌, 郎書玲, 松 陳 申請人:北京有色金屬研究總院