Способ получения кристаллического сульфата кобальта

 

Использование: металлургия цветных металлов и химическая промышленность. Сущность: исходный гидроксид кобальта репульпируют умягченной водой при соотношении Т:Ж 1:4-6, затем проводят растворение гидроксида кобальта в серной кислотев присутствии диоксида серы, после чего осуществляют операцию железоочистки раствора окислением железа (II) с использованием кислорода воздуха и кобальта (III) в виде гидроксида при их массовом соотношении 1:{0.6-1,2) и расходе 1.2-1,Зотстехиометрически необходимого. Полученный раствор упаривают и кристаллизуют сульфат кобальта. 1 з. п. ф-лы, 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ С К ИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (l t) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781852/02 (22) 04,12.89 (46) 07.10,92. Бюл. N 37 (71) Производственное объединение "Уфалейникель" (72) О. И. Хохлов. Л, Г. Новиков, П. И. Василенко, Л. И. Пименов и Е. И. Майзель (56) Смирнов В. И. и др. Извлечение кобальта иэ медных и никелевых концентратов. M.:

Металлургия. 1970, с. 201.

Краткая химическая энциклопедия. M.:

Советская энциклопедия. 1963, с; 620. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СУЛЬФАТА КОБАЛЬТА

Изобретение относится к металлургии и химической промышленности.

Известен способ получения сульфата кобальта взаимодействием оксида, гидроксида или карбоната кобальта с серной кислотой (Краткая химическая энциклопедия

Издательство "Советская энциклопедия", M., 1963).

В промышленности этот способ не нашел практического применения из-за невозможности удаления по ходу технологического процесса щелочных металлов, содержащихся в исходном сырье. По этой причине в получаемом продукте массовая доля основного вещества (CoS0< 7Н О) занижена (< 96 %) и не соответствует требованиям потребителей этой соли.

Другим недостатком способа является использование в процессе сернокислотного растворения остродефицитного реагента-перекиси водорода. (s))s С 22 В 3/08// С 22 В 23:00 (57) Использование: металлургия цветных металлов и химическая промышленность.

Сущность: исходный гидроксид кобальта репульпируют умягченной водой при соотношении Т:Ж-1:4-6. затем проводят растворение гидроксида кобальта в серной кислоте в присутствии диоксида серы. после чего осуществляют операцию желеэоочистки раствора окислением железа (! !) с использованием кислорода воздуха и кобальта (!!!) в виде гидроксида при их массовом соотношении 1 (0,6-1,2) и расходе 1.2-1,3 от стехиометрически необходимого. Полученный раствор упаривают и кристаллизуют сульфат кобальта. 1 з. и. ф-лы, 3 табл.

При этом причинам на предприятиях а

СССР кристаллический сульфат кобальта получают растворением металлического О кобальта марок К-1, К-1А, К-1Ау (конечной продукции металлургического производства) в азотной кислоте с осаждением ко- О бал ьта (! !) основного углекислого О раствором карбонатом калия и последую- Од зим растворением соли в улучшенной технической серной кислоте.

Технология не является экологически чистой, так как связана с образованием токсичных газовых выделений, содержащих NO, в процессе растворения металлического кобальта в азотной кислоте

f3Co+8HN0g=3Co(N0g)z+2NO+4HzOJ, со.пряжена с увеличенным расходом химикатов, сложностью схемы и высокой себестоимостью выдаваемой продукции, Целью изобретения является повышение производительности известного способа, извлечение кобальта в товарную

1766993 продукцию, снижеййе удельных норм расхода реагентов, упрощение технологии получения соли и снижение ее себестоимости, создание экологически чистого процесса, Одновременно устраняется дефицит сульфата кобальта в стране без существенных капитальных затрат, Поставленная цель достигается тем, что предлагается использовать в качестве исходного сырья для производства соЛи не конечную продукцию металлургического производства -"металлический кобальт, а промпродукт производства — гидроксид кобальта, полученный в основной металлургической технологии кобальтового производства.

Гидроксид кобальта, содержащий, мас,%: 57,5-59,0 кобальта; 0,08-0,20 никеля; 0,002 — 0,014 меди;, 0,02-0,04 железа;

0,01 — 0,03 цинка: 0,01-0,4 кальция; 0,3-0,6 натрия; 0 1 — 0,4 калия; 0,002 — 0,01 кремния, подвергают репульпации в умягченной ваде . с жесткостью не выше l0 мг — экв/л при соотношение Т:Ж=1:4 — 6 для отмывки солей щелочных металлов. Содержание щелочных металлов после этой операции снижается на 87;95 %

Отмытый гидроксйд кобальта растворяют в серной кислоте. Для восстановления трехвалентного кобальта до двухвалентного применяют диоксид серы., Содержание регламентированных примесей в растворе за исключением массовой доли железа обеспечивает получение кондиционного технического сульфата кобальта., Операция железоочистки растворов ведется при 75 — 80 С с окислением двухвалентного железа с использованием кислорода воздуха и при необходимости кобальта {П1) в виде гидроксида, Весовое соотношение кобальта (!И) в виде гидроксида к кислороду воздуха равно (0,6-1,2):1 в количестве

1,2-1,3 от стехиометрически необходимого.

Одновременно с окислителем в агрегатах подается раствор кальцинированной соды. Процесс заканчивают после достижения рН среды 4,5-5,2.

Пульпу отфильтровывают от железистого,кека и механических примесей. Фильтрат выпаривают при 95+5 С до плотности 1,30—

1.52 г/дм, затем охлаждают. Выпавшие кристаллы сульфата кобальта отделяют от маточника и сушат осушенным воздухом, подогретым до 75-100 С, при перемешивании в сушильном барабане. "

По химическому составу сульфат кобальта может быть описан стехиометричес кой фо рмулой Со S04 ° 7НгО. По содержанию регламентированных приме10 ных и промышленных условиях ПО Уфалейникель, 15

50 дующем

40 сей выданный продукт соответствует техническим условиям ТУ 6-09-3800-75 на кобальт (Н) сернокислый семиводный для электротехнической промышленности.

Реализация способа может быть осуществлена в ПО Уфалейникель без существенных капитальных затрат

Экспериментальная проверка заявленного способа осуществлялась в лабораторПолучение сульфата кобальта в лабораторных условиях.

Сульфат кобальта в лабораторных условиях получали из сульфатных кобальтсодержащих растворов гидрометаллургического цеха. Испытано несколько типов растворов: от растворения гидроксида кобальта в лабораторных и промышленных условиях и промышленный раствор после гидролитической очистки от примесей перед осаждением

Со (ОН)з, Экспериментами установлено, что применение неотмытого от щелочных металлов гидроксида во всех случаях приводит в заниженной массовой доле основного вещества (ниже 96%) в конечном продукте (табл. 1).

Остаточное содержание в нем суммы

K+Na определяется соотношением Т;Ж при проведении репульпации исходного продукта в умягченной воде. При проведении операции железоочистки испытано несколько типов окислителей для двухвалентного железа: кислорода воздуха, кобальта (Ill) в виде гидроксида и комбинированного варианта.

В табл. 2 приведены средние результаты за 15 опытов., Во всех экспериментах суммарный расход окислителя составил

1,2% от стехиометрически потребного.

Комбинированное применение двух окислителей позволяет повысить извлечение кобальта в товарную продукцию. сократить время окисления железа, вызывает благоприятные структурные изменения типа осадка. вследствие чего уменьшается время фильтрации кеков и тем самым создаются условия для повышения производительности передела.

Промышленные испытания.

Испытания проводились в промышленных условиях ПО Уфалейникель. Сущность испытанной технологии заключалась в слеГидроксид кобальта состава, %: 57.7059,00 кобальта; 0,08 — 0,20 никеля; 0,0020,014 меди; 0,02-0,04 железа; 0,01-0,03 цинка; 0,01-0,04 кальция; 0,3-0,6 натрия;

5 1766993 6

Таблица1

Сводные результаты изменения массовых долей щелочных металлов и основного вещества в предложенном способе и в прототипе

0,1 — 0,4 калия; 0,005 — 0,01 марганца; 0,0020,01 кремния, отмывали от солей щелочноземельных металлов методом репульпации в умягченной воде.

Репульпацию вели в реакторе емкостью 5

6 м с механическим перемешиванием при соотношении Т:Ж=1;(3-9) в течение 1-1,5 ч, Полученную пульпу гидроксида кобальта растворяли в технической серной кислоте с подачей в реактор диоксида серы. После 10 растворения раствор подвергали тонкой очистке от железа окислением элемента до . высшей валентности с использованием кобальта (ill) в виде гидроксида и кислорода воздуха, 15

Осадителем служил раствор кальцинированной соды. Операцию заканчивали при рН 4.5-5,2. Контроль вели по остаточному содержанию железа,:

Полученный раствор направляли на 20 фильтрацию для отделения железистого кека и механических примесей. Фильтрат упаривали в реакторе с механическим перемешиванием, оборудованным паровым змеевиком, до плотности 1,30-1,40 25

r/ñì, С целью увеличения выхода сульфата кобальта в паровой змеевик, после достижения требуемой плотности подавалась холодная вода для охлаждения пульпы солей до 35-40 С. После фильтрации раствор пе- 30 редавался в основное производство ГМЦ, а сульфат кобальта на подсушку и эатаривание.

B табл. 3 проведены результаты влияния водной репульпации гидроксида ко- 35 бальта в умягченной воде на изменение степени отмывки щелочных металлов.

B ходе промышленных испытаний подтверждено, что предлагаемый способ обеспечил получение сернокислого кобальта. соответствующего требованиям ТУ 6-09-380075 "Кобальт сернокислый, семиводный (двухвалентный), следующего состава, ;

Массовая доля основного вещества (CoS04 ° 7НрО) Не менее 98,0-98,5

Железо Не более 0.01

Цийк Не более 0,03

Кремний Не более 0,03

Медь Не более 0,03

Магний Не более 0.02

Кальций Не более 0,03

Азот Не более 0 1

Формула изобретения

1. Способ получения кристаллического сульфата кобальта, включающий растворе- .

we гидроксида кобальта в серной кислоте, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания щелочных металлов в конечном продукте, увеличения извлечения кобальта в него и снижения себестоимости, исходный гидроксид кобальта перед растворением в серной кислоте репульпируют умягченной водой при соотношении

Т:Ж=1:4-6, а растворейие в серной кислоте ведут в присутствии диоксида серы, после чего производят операцию железоочистки окислением двухвалентного железа с использованием кислорода воздуха и кобаль- . та (Ill) в виде гидроксида, полученный раствор упаривают и кристаллиэуют сульфат кобальта.

2. Способ пои. 1, от лй ч а ю щи и с я тем, что окисление двухвалентного железа ведут при массовом соотношении кобальта (Ш) в виде гидроксида к кислороду воздуха. равном (0,6-1,2):1 в количестве 1,2-1,3 от стехиометрически необходимого.

1766993

Т а б л и ц а 2

Влиянйе типа окислителя на изменение ТЭП железоочистки и фильтрации сульфатных растворов

«ее« е«е«««««ааааа

Тип окислителя

Показатель е е « е еее

Кислород воздуха

«в е«ю ав «аа «

Средняя степень очистки растворов от железа,Ф

89,0

92,0

99,1

Средний выход железистых кеков от массы загруженного кобальта, Ф

2,0

1,8

1,4

Потери кобальта с железистыми кеками, Ф

Время фильтрации, условных

1,8

2,5

1,4

1,0

1,55 часов

Время окислен.железа, условн.ч 1,5 1,3 1,0 еаеааее е« ° ° в «в ав ««аваев» е ««ею«ее«ее««еее аее е

П р и м е ч а н и е. Весовое соотношение кобальта (Ш) в виде гидроксида к кислороду воздуха во всех опытах поддерживалось равным 1,2

Таблица 3

Влияние соотношения Т:М при репульпации гидроксида кобальта в умягченной воде на глубину отмывки .солей щелочных металлов (время отмывки во всех опытах 1,5 ч) е ееее е е ее ее» «

° «е ° «е в«««««

ЧислО ОпытОВ

МИ Соотноше" ние Т:М ее«ее««аа ««а «ее«ее«ее ею« ав« « е««е «е ав

«ав «вам

° °

Составитель Л.Пименов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор

Редактор

Заказ 3524 Тираж Подписное

ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

1:3

2 1:4

3 1:5

4 1 ..6

5 1:8

6 1:9

Средняя глубина отмывки щелочных металлов, Ф

88,1

92,2

95,1

95,3

95,3

Кобальт (Ш) Со (Ш) в виде Со(ОН) Со(ОН) е авюее, О,, воздух

7

8