用純堿沉淀轉(zhuǎn)化法從草酸鈷廢料中回收鈷

柳 濤，張小劉

（荊門市格林美新材料有限公司，湖北 荊門 448124）

金屬鈷是一種重要的戰(zhàn)略資源［1－3］，其主要是通過(guò)分類拆解、分離提純、液相合成及高溫?zé)崽幚淼确椒◤膹U棄鎳鈷資源中獲得。草酸鈷是制備超細(xì)鈷粉的主要原料，但在草酸鈷制備過(guò)程中往往因?yàn)楣に嚰夹g(shù)原因而產(chǎn)生大量草酸鈷廢料，通常情況下，這些草酸鈷廢料的回收工藝復(fù)雜，鈷回收率不高［4－5］。試驗(yàn)研究了在草酸鈷廢料液中加入純堿，通過(guò)直接沉淀轉(zhuǎn)化將草酸鈷轉(zhuǎn)化成碳酸鈷，再用酸浸出碳酸鈷。

1 試驗(yàn)部分

1．1 試驗(yàn)試劑與儀器

試驗(yàn)試劑主要有純堿、濃硫酸，均為分析純；草酸鈷廢料，由荊門格林美新材料有限公司提供，鈷金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32．5%。

試驗(yàn)主要儀器有恒溫水浴鍋、鼓風(fēng)干燥箱、原子吸收分光光度計(jì)。

1．2 試驗(yàn)原理

向溶液中引入碳酸鹽時(shí)，極易促進(jìn)（3）式平衡右移，草酸鈷向碳酸鈷轉(zhuǎn)化［6－9］。

1．3 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)工藝流程

1．4 試驗(yàn)步驟

取50g草酸鈷廢料，加入200～500mL水，再加入36～50g純堿，升溫至60～90℃，反應(yīng)0．5～2h后過(guò)濾，得到濾液1和濾渣1。1）首先取濾液1滴加濃硫酸使pH至1．5～2．0，靜置1h后過(guò)濾得濾液2和濾渣2；濾渣2烘干、稱重。2）濾渣1烘干、稱重，放入燒杯中，加入適量水，然后滴加適量硫酸，升溫至40℃后反應(yīng)1h，過(guò)濾得濾液3和濾渣3；濾渣3在110℃下烘干、稱重。最后分別對(duì)濾液2、3，濾渣2、3進(jìn)行鈷金屬量平衡計(jì)算。

鈷金屬浸出率＝濾液3中鈷金屬質(zhì)量／草酸鈷廢料中鈷金屬質(zhì)量。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 反應(yīng)溫度對(duì)鈷浸出率的影響

在初始投料液固體積質(zhì)量比8∶1、純堿與草酸鈷廢料的物質(zhì)的量比1．2∶1、反應(yīng)時(shí)間2h條件下，考察溫度對(duì)鈷浸出率的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)鈷浸出率的影響

從圖2看出，溫度對(duì)鈷浸出率影響較大：溫度為80℃以下時(shí)，鈷浸出率隨溫度升高而增大；溫度超過(guò)80℃，鈷浸出率變化不大。最終確定溫度以80℃為宜。

2．2 初始投料液固體積質(zhì)量比對(duì)鈷浸出率的影響

控制純堿與草酸鈷物質(zhì)的量比為1．2∶1，溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。初始投料液固體積質(zhì)量比對(duì)鈷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 初始投料液固體積質(zhì)量比對(duì)鈷浸出率的影響

由圖3看出，初始投料液固體積質(zhì)量比對(duì)鈷浸出率影響明顯：液固體積質(zhì)量比低于8∶1時(shí)，鈷浸出率隨液固體積質(zhì)量比增大而增大；液固體積質(zhì)量比高于8∶1后，隨液固體積質(zhì)量比增大，鈷浸出率變化不明顯，甚至稍有下降。綜合考慮，最終確定適宜的初始液固體積質(zhì)量比為8∶1。

2．3 純堿加入量對(duì)鈷浸出率的影響

控制初始液固體積質(zhì)量比為8∶1，溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為2h，純堿與草酸鈷物質(zhì)的量比對(duì)鈷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

理論上，純堿與草酸鈷的物質(zhì)的量比為1∶1，但從圖4看出，純堿與草酸鈷廢料物質(zhì)的量比為1∶1時(shí)，鈷浸出率不是很高，而二者物質(zhì)的量比達(dá)1．2∶1時(shí)，鈷浸出率達(dá)90%以上，之后再繼續(xù)增大二者的物質(zhì)的量比，鈷浸出率變化不大。綜合考慮，最終確定適宜的純堿與草酸鈷的物質(zhì)的量比為1．2∶1。

2．4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出率的影響

控制初始投料液固體積質(zhì)量比為8∶1，純堿與草酸鈷的物質(zhì)的量比為1．2∶1，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出率的影響

由圖5看出，反應(yīng)時(shí)間對(duì)鈷浸出率有一定影響：反應(yīng)2h以下時(shí)，隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，鈷浸出率稍有增大；反應(yīng)2h時(shí)，鈷浸出率達(dá)91．57%；反應(yīng)時(shí)間大于2h后，隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，鈷浸出率反而有所下降。綜合考慮實(shí)際生產(chǎn)中的傳熱及傳質(zhì)，最終選擇適宜的反應(yīng)時(shí)間為2h。

2．5 鈷金屬量平衡分析

對(duì)最終所有濾液和濾渣稱重并分析，計(jì)算鈷回收率，結(jié)果見表1。可以看出，在試驗(yàn)允許誤差范圍內(nèi)，鈷金屬的投入與產(chǎn)出基本相當(dāng)，全程物料平衡。

表1 鈷金屬物料平衡分析

3 結(jié)論

純堿沉淀轉(zhuǎn)化法從草酸鈷廢料中回收鈷是可行的，最佳條件（初始投料固液質(zhì)量比為1∶8，純堿加入量與草酸鈷的物質(zhì)的量比為1．2∶1，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時(shí)間為2h）下，鈷回收率達(dá)91．57%。沉淀轉(zhuǎn)化法工藝簡(jiǎn)單，鈷回收率高，可用于工業(yè)生產(chǎn)。

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