電解鋅鈷渣凈化綜合回收工藝研究

□文/曹秀紅

中冶葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司技術(shù)中心

電解鋅鈷渣凈化綜合回收工藝研究

Pocess Recearch on Removing Cobalt from Zinc SulpHate Solution

□文/曹秀紅

中冶葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司技術(shù)中心

濕法煉鋅中除鈷方法很多，本文主要描述了β-萘酚（β-NP）除鈷法。討論β-NP沉淀分離硫酸鋅溶液中鈷的條件。確定了影響β-NP沉鈷的幾個(gè)基本條件：反應(yīng)時(shí)間、β-NP、NaNO2用量、pH值范圍、反應(yīng)溫度。采用該工藝既能提高分離效率，又能明顯降低成本，節(jié)省能耗。

隨著鈷在國民經(jīng)濟(jì)中的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外市場對鈷的需求量也越來越大。然而我國鈷資源較為缺乏，致使鈷原料供應(yīng)困難，價(jià)格上漲。某廠電解凈化鈷渣含鈷0.1%左右，每年有2 000～3 000噸鈷渣，則每年鈷渣中含鈷就有20～30噸。在濕法煉鋅溶液凈化過程中鈷是一種難以除去而對電積過程危害較大的雜質(zhì)，當(dāng)電積液中鈷含量超過0.2mg/l，就容易引起電積過程中的燒板現(xiàn)象和降低電流效率。在國家提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策的指引下，基于以上原因，有價(jià)金屬鈷的回收不僅有效利用了資源，而且可以降低成本，為電解提供良好條件。即高價(jià)值金屬鈷的回收與綜合利用均有重要意義。

目前，除鈷方法較多，常用的有砷鹽凈化法、逆銻凈化法、特殊藥劑法、β-萘酚法等。各種在溶液除鈷工藝技術(shù)條件如凈化段數(shù)、除雜順序、時(shí)間、溫度、凈化劑種類及添加方式等都不相同。各種方法也均有優(yōu)缺點(diǎn)，β-萘酚凈化法，實(shí)際上是利用α-亞硝基-β-萘酚與鈷作用生成螯合物沉淀，而同其他成分分離。該法選擇性好，殘鈷低，能獲得較高質(zhì)量的凈液。

一、β-萘酚除鈷工藝試驗(yàn)研究

1. 實(shí)驗(yàn)原理：β-萘酚和亞硝酸鈉在弱酸性溶液中生成α-亞硝基-β-萘酚，溶液pH值控制在3左右，α-亞硝基-β-萘酚同鈷反應(yīng)生蓬松的經(jīng)褐色沉淀，主要反應(yīng)如下：

2. 實(shí)驗(yàn)原料：

鈷渣來源某廠凈化工序的殘料。取一典型鈷渣，主要成分見表1：

二、實(shí)驗(yàn)流程

酸浸→凈化除雜→除鈷

1. 酸浸

條件：液固比：4：1

pH：0.5～1.5

溫度：60～70℃

攪拌時(shí)間：1小時(shí)

2. 凈化除雜

β-萘酚除鈷溶液中有Cu、Fe、 Cd、Ni存在時(shí)，除鈷效果很差，這是由于溶液中有Cu離子存在時(shí)，β-萘酚優(yōu)先于鈷而與Cu發(fā)生反應(yīng)，使鈷的脫除效果明顯下降，Ni、Fe對β-萘酚影響次之，所以在除鈷前要控制溶液中Cu、Fe、、Cd、Ni等雜質(zhì)的含量，鈷的脫除率才能提高。多次試驗(yàn)均驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

3. 除鈷

本實(shí)驗(yàn)研究的是用β-萘酚除鈷，所以在除鈷過程最重要的是鈷、β-萘酚、亞硝酸鈉的配比。

（1）α-亞硝基-β-萘酚的配制

此溶液要在堿性溶液中配制，（原因是β-萘酚溶于堿液而難溶于水，亞硝酸鈉在堿性溶液中穩(wěn)定）將β-萘酚、NaNO2、NaOH按一定比例溶于水中，時(shí)間以全部溶解為準(zhǔn)。

（2）除鈷

將配好的α-亞硝基-β-萘酚溶液加入到凈化除雜后的浸出液中，加入的過程中加酸調(diào)pH值。試驗(yàn)條件：取浸出液300ml，加入按一定比例配制好的α-亞硝基-β-萘酚溶液，溫度控制在60～70℃，機(jī)械攪拌1小時(shí)，終點(diǎn)酸度pH值控制在3～4之間。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2：

表1 典型鈷渣主要成分表

由以上數(shù)據(jù)可以看出β-萘酚與鈷和NaNO2的比值在以上范圍內(nèi)均能達(dá)到較高的除鈷率，但從綜合方面考慮在10：1、和1：0.75之間的時(shí)候除鈷率高，并且節(jié)約成本。

4.注意事項(xiàng)

（1）因α-亞硝基-β-萘酚與鈷反應(yīng)生成蓬松的紅褐色沉淀，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，常有冒渣現(xiàn)象，影響反應(yīng)進(jìn)程及除鈷效果。此時(shí)一定要加強(qiáng)現(xiàn)場管理，減慢攪拌速度，嚴(yán)格控制跑冒現(xiàn)象。

（2）除鈷作業(yè)是間斷作業(yè)，除鈷過程是至關(guān)重要的，在加藥劑前除鈷前液pH值要控制在4.4～5.0，隨著α-亞硝基-β-萘酚的緩慢加入用濃硫酸將pH調(diào)至3.0左右。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

三、結(jié)論

從以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

1. 在β-萘酚：NaNO2=1：0.75、β-萘酚：Co=10：1、除鈷終點(diǎn)溫度控制在60～70℃的條件下，除鈷率在90%以上，此環(huán)境為最佳實(shí)驗(yàn)條件。

2. 所得鈷渣雜質(zhì)含量少，便于后續(xù)的回收、分離和提純。

3. β-萘酚對鈷的沉淀選擇性較高，所以的產(chǎn)生α-亞硝-β-萘酚鈷渣（富鈷渣）含鈷品位高。將富鈷渣在750～800℃煅燒后，可使金屬有機(jī)鹽類轉(zhuǎn)化為金屬氧化物且煅燒后的鈷渣含鈷品位較高，含鈷可高達(dá)50%以上，更有利于對鈷的進(jìn)一步回收。

在濕法煉鋅工藝中，鈷雜質(zhì)的控制是保證系統(tǒng)生產(chǎn)順利進(jìn)行的重要因素，我們希望通過對除鈷條件的控制，降低雜質(zhì)含量、凈化成本，提高新液質(zhì)量，降低電解電耗，最終達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)競爭力和經(jīng)濟(jì)效益的目的。