專利名稱：旋流電解技術電解沉積氯化鈷溶液提純鈷及余氯回收工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于有色金屬濕法冶煉電解沉積技術領域，具體涉及ー種以旋流電解技術高效環保的從含鈷物料中電解提純鈷的旋流電解技術電解沉積氯化鈷溶液提純鈷エ藝。
背景技術：
鈷是ー種重要的戰略資源，是制造高溫合金、硬質合金、磁性合金、精密合金和含鈷化合物的重要原料，多數用于航天航空、電機電氣、機械化工、陶瓷、通訊和電池等行業，近些年尤其在高溫合金、鈷催化劑和鋰電池等領域消費一直呈上升趨勢，因此從含物料一次資源到二次資源中回收鈷十分重要。當前鈷提純エ藝為不溶陽極電解沉積法，多數電積前液為氯化鈷溶液，鈷離子濃度控制在90-120g/l，生產溫度一般在55-65 °C，電解液循環量一般控制在160-220ml/min，電流密度范圍一般在250_320A/m2，在氯化體系電積生產鈷過程中會有大量氯氣從陽極區析出，陰極上產生大量氫氣放量，從而造成電積過程陰極電流效率低，生產過程中必須對生產設備進行密封，然后配套氯氣吸收系統。此過程生產效率 低，電流密度一般不超過320A/m2;電積溶液條件高，溫度要求高，提鈷的濃度范圍較窄；運行成本高，過程產生的余氯氣體由于含氫氣量高，一般是通過堿液吸收的方式將其沉淀為次氯酸鈉，造成二次環境污染，同時也造成生產中大量的氯氣消耗；生產操作環境惡劣。
發明內容
針對現有技術中存在的上述所述エ藝問題，本發明的目的在于提供ー種以旋流電解技術聞效環保的從含鉆物料中電解提純鉆的旋流電解技術電解沉積氣化鉆溶液提純鉆エ藝并解決過程當中環保問題。所述的旋流電解技術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過密閉旋流電解槽電解沉積鈷，電積過程產生的余氯混合氣進ー步通過干燥、燃燒、溶液噴淋循環得到4N或6N鹽酸產品，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，在浸出槽中液固質量比為3-10:1，根據原料成分百分比加入1N-2N硫酸和亞硫酸鈉進行酸溶浸出，反應終點PH為2-3，得到浸出液備用；
2)將步驟I)得到的浸出液進入除鐵エ序，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2-3小吋，反應過程中緩慢滴加8%碳酸鈉溶液，反應結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入除雜エ序，以皂化率65%的P204萃取劑進行萃取，除去銅、鐵、鋅、錳等雜質，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，得到的有機相用I. 2N的鹽酸洗滌，除去進入有機相中的鎳，再用2. 5N的鹽酸進行反萃取，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；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,電解液循環量在12000-140001/hr，電積過程產生的余氯混合氣進一歩通過燃燒、溶液噴淋循環得到4N或6N鹽酸產品。所述的旋流電解技術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過智能采集器采集出槽，經洗滌、壓制、剪切得到成品鈷板。所述的旋流電解技術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)中所述的電積過程中產生的余氯混合氣在循環槽里通過吸收塔負壓吸收，至余氯混合氣體當中含氫氣量小于3%時，直接進入燃燒系統后得到鹽酸，鹽酸通過再循環得到4N或6N鹽酸產品。通過采用上述技術，與現有技術相比，本發明的有益效果如下
1)本發明根據含鈷物料化學成分及存在形態的不同，可實現原料中有價金屬的提取利用最大化，對原料的適應范圍廣，所得到的鈷產品純度高，鈷含量可達99. 95%以上，所采用的旋流電解技術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金屬鈷，溶液金屬離子濃度可選擇在l_120g/l，溶液實現閉路循環，產生的余氯混合氣經過處理后，由于含氫氣量小于3%，便于收集后直接進入燃燒系統得到氯化氫，通過噴淋循環得到不同濃度的鹽酸產品。不但避免有害氣體排放，而且可以將有害氣體制成產品可以返回作為試劑使用，降了生產成本，適合エ業化生產及推廣；
2)本發明適用于神化、硫化及氧化鈷礦與エ業含鈷廢料中鈷的最大限度的回收利用，同時解決了電積過程中有害氣體氯氣的逸出及排放問題，并將氯氣通過最簡短流程制成鹽酸產品，應用旋流電解技術高效低能耗，生產運行低成本，操作簡便，有效解決產生的有害氯氣并實現廢氣再利用，環保良好。
具體實施例方式以下結合說明書及實施例對本發明作進ー步的描述旋流電解技術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過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，在浸出槽中液固質量比為3-10:1，根據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行酸溶浸出，反應終點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)得到的浸出液進入除鉄工序，通過黃鈉鐵礬エ藝除鐵，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2-3小吋，反應過程中緩慢滴加8%碳酸鈉溶液，反應結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入除雜エ序，以皂化率65%的P204萃取劑進行萃取，除去銅、鐵、鋅、錳等雜質，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，得到的有機相用I. 2N的鹽酸洗滌，除去進入有機相中的鎳，再用2. 5N的鹽酸進行反萃取，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，所述的高純電積鈷管經過智能采集器采集出槽，經洗滌、壓制、剪切得到成品鈷板；電積過程中產生的余氯混合氣在循環槽里通過吸收塔負壓吸收制成不同濃度的鹽酸產品，如4N和6N的鹽酸。 實施例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硫酸和亞硫酸鈉進行酸溶還原浸出，反應終點PH控制在2，浸出液備用；
2)將步驟I)得到的浸出液進入除鉄工序，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，反應溫度保持在120°C反應3小吋，除鐵過程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萃取劑對除鐵后液進行萃取除雜，加入與除鐵浸出液等體積的P204萃取劑，其中有機相組成為25%的P204與75%溶劑油，兩相混合時間約5min，隨后銅、鐵、鋅、錳等雜質進入有機相，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，有機皂化率為70%，其中有機相組成為25%的P507與75%溶劑油，鈷進入有機相，負載有機相用
I.2N的鹽酸洗滌，洗去少量進入有機相中的鎳，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；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,電解液循環量在120001/hr，電解效率可達到90% ；
6 )步驟5 )中電積過程中產生的氯氣隨電解液循環至電解液循環槽，循環槽上方建立一個吸收塔通風管，生產中的余氯混合氣經吸收塔負壓吸收，到含氫氣量小于3%，便于收集后直接進入燃燒系統得到氯化氫，通過噴淋循環得到不同濃度的鹽酸產品。不但避免有害氣體排放，而且可以將有害氣體制成產品可以返回作為試劑使用，降了生產成本。 實施例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硫酸和亞硫酸鈉進行酸溶還原浸出，反應終點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，反應溫度保持在98°C，除鐵過程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萃取劑對除鐵后液進行萃取除雜，加入與除鐵浸出液等體積的P204萃取劑，其中有機相組成為25%的P204與75%溶劑油，兩相混合時間約5min，隨后銅、鐵、鋅、錳等雜質進入有機相，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，有機皂化率為70%，其中有機相組成為25%的P507與75%溶劑油，鈷進入有機相，負載有機相用I. 2N的鹽酸洗滌，洗去少量進入有機相中的鎳，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,電解液循環量在180001/hr ;得到的高純電積鈷管，經過智能采集器采集出槽，洗滌，壓制，剪切成品鈷板，電解效率可達到97%，鈷電耗為I. 9kffh/kg ；
6 )步驟5 )中電積過程中產生的氯氣隨電解液循環至電解液循環槽，循環槽上方建立一個吸收塔通風管，生產中的氯氣經吸收塔負壓吸收，產生的氯氣由于含氫氣量小于3%，便于收集后直接進入燃燒系統得到氯化氫，通過噴淋循環得到不同濃度的鹽酸產品。不但避免有害氣體排放，而且可以將有害氣體制成產品可以返回作為試劑使用，降了生產成本，適合エ業化生產及推廣。
權利要求
1.旋流電解技術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過密閉旋流電解槽電解沉積鈷，電積過程產生的余氯混合氣進ー步通過干燥、燃燒、溶液噴淋循環得到4N或6N鹽酸產品。
2.根據權利要求I所述的旋流電解技術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，在浸出槽中液固質量比為3-10:1，根據原料成分百分比加入1N-2N硫酸和亞硫酸鈉進行酸溶浸出，反應終點PH為2-3，得到浸出液備用； 2)將步驟I)得到的浸出液進入除鐵エ序，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2-3小吋，反應過程中緩慢滴加8%碳酸鈉溶液，反應結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入除雜エ序，以皂化率65%的P204萃取劑進行萃取，除去銅、鐵、鋅、錳等雜質，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，得到的有機相用I. 2N的鹽酸洗滌，除去進入有機相中的鎳，再用2. 5N的鹽酸進行反萃取，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；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,電解液循環量在12000-140001/hr，電積過程產生的余氯混合氣進一歩通過燃燒、溶液噴淋循環得到4N或6N鹽酸產品。
3.根據權利要求2所述的旋流電解技術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.根據權利要求2所述的旋流電解技術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.根據權利要求2所述的旋流電解技術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.根據權利要求2所述的旋流電解技術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.根據權利要求2所述的旋流電解技術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過智能采集器采集出槽，經洗滌、壓制、剪切得到成品鈷板。
8.根據權利要求2所述的旋流電解技術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)中所述的電積過程中產生的余氯混合氣在循環槽里通過吸收塔負壓吸收，至余氯混合氣體當中含氫氣量小于3%時，直接進入燃燒系統后得到鹽酸，鹽酸通過再循環得到4N或6N鹽酸產品。
全文摘要
旋流電解技術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領域。具體工藝為對含鈷物料進行酸溶、除鐵，再用P204萃取凈化除去銅、鋅、錳等雜質，再進入到第二凈化，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，產生的余氯進入回收系統，燃燒形成鹽酸，循環達到使用鹽酸濃度產品。該技術發明適用于砷化、硫化及氧化鈷礦與工業含鈷廢料中鈷的最大限度的回收利用，同時解決了電積過程中有害氣體氯氣的逸出及排放問題，并將氯氣通過最簡短流程制成鹽酸產品，應用旋流電解技術高效低能耗，生產運行低成本，操作簡便,有效解決產生的有害氯氣并實現廢氣再利用，環保良好。
文檔編號C25C7/06GK102808194SQ20121022920
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月4日 優先權日2012年7月4日
發明者鄧濤, 侯新常, 林元吉, 甘海平 申請人:嘉興科菲冶金科技股份有限公司