硫酸鈷溶液深度凈化工藝分析

余鵬

摘 要：獨立鈷礦石在自然界中存量較少，但鈷這種金屬在生產(chǎn)生活中應用廣泛，通過凈化獲取雜質(zhì)含量較少的含鈷溶液，是生產(chǎn)中常用的一種提取手段。基于此，本文主要介紹了硫酸鈷溶液深度凈化工藝的技術要點，介紹了目前主要采用的幾種硫酸鈷溶液深度凈化方法，并分析這幾種方法的凈化效果。

關鍵詞：硫酸鈷溶液;深度凈化;萃取法;沉降法

0 引言

硫酸鈷（Cobalt Sulfate）是一種玫瑰色結(jié)晶物質(zhì)，在工業(yè)電鍍、直流電供應、美術顏料與工業(yè)顏料生產(chǎn)中應用廣泛。其化學分子式為CoSO4·7H2O（七水合物），相對分子量是281.15，可溶解與水和甲醛當中，在空氣中非常容易風化，可在高溫環(huán)境中釋放出有害的氧化硫（SO4）氣體?？梢钥闯觯瑢α蛩徕捜芤旱奶峒兗瓤梢圆捎梦锢矸椒?，也可以采用化學方法。

1 硫酸鈷溶液深度凈化工藝

粗氫氧化鈷在制取過程中，含有大量的鎳、鋅、錳等雜質(zhì)。制作硫酸鈷溶液的過濾餅，含水量超過50%，過濾出的水中含有20%體上的鎳、50%以上的鋅。粗氫氧化鈷中的金屬鈷可以與多種化學物質(zhì)發(fā)生反應，例如其與硝酸反應，可以產(chǎn)生硝酸銨。因此，對硫酸鈷溶液進行深度凈化，對工業(yè)生產(chǎn)非常有必要。硫酸鈷溶液的深度凈化主要包含以下幾個要點：①溶液的要首先考慮物理方法，其次考慮化學方法，盡量降低化學方法凈化對溶液造成的二次污染;②硫酸鈷溶液的深度凈化工藝，要嚴格控制凈化過程中的溫度，避免由于溫度過高，析出過多有害氣體，對環(huán)境造成二次污染。

2 進化流程分析

2.1 硫酸鈷溶液一次凈化

2.1.1 硫酸鈷溶液除銅

硫酸鈷溶液的一次凈化，主要運用二氧化硫、鹽酸、硫酸鹽等化學物質(zhì)，作為還原劑，幫助氫氧化鈷溶液的還原溶解。一次凈化的除銅操作，主要步驟為：①在氫氧化鈷溶液中，緩慢的加入H2SO4，在靜止一段時間之后，加入Na2SO3。注意這兩次操作要有一定的時間間隔，加入動作要平穩(wěn)，避免破壞溶液結(jié)構的穩(wěn)定性;②在加入H2SO4和Na2SO3之后，檢測溶液的酸堿值（pH值），保證溶液的pH值始終處于1.5-2.0的酸性范圍內(nèi);③根據(jù)色卡，判斷溶液的顏色，當?shù)玫綗o黑色雜質(zhì)的透明紅色溶液時，可以初步確定還原溶解反應停止;④加入氧化劑二氧化硫，使溶液中的Fe2+、Mn2+氧化后成高價離子，利用過濾吸附技術，將生成的雜質(zhì)去除[1]。

2.1.2 硫酸鈷溶液除鋅

利用是氧化鈷作為氧化劑，可以改變硫酸鈷溶液中鋅的狀態(tài)，對溶液中的鋅進行比較有效的去除。首先，在深度凈化之前，凈化人員要檢測硫酸鈷溶液的酸堿值，保障溶液的pH值處于1.5-2.0的酸性范圍內(nèi)。檢測硫酸鈷溶液的溫度，保障溫度處于63攝氏度67攝氏度的范圍內(nèi)。放置好計時器，整個凈化操作的時間約為1小時。其次，根據(jù)實驗計劃，按照氧化劑理論加入量的0.8倍進行鋅去除操作，檢驗凈化后溶液的鋅含量，按照1倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍的數(shù)量，分別加入氧化劑，檢驗凈化后溶液的鋅含量，找到最優(yōu)的氧化劑加入量范圍。最后，對不同鋅雜質(zhì)含量的硫酸鈷溶液，進行同倍數(shù)的氧化去除實驗，分析相同的氧化劑量，對不同的溶液鋅雜質(zhì)去除量的區(qū)別。

2.2 硫酸鈷溶液二次凈化

2.2.1 硫酸鈷溶液除錳

硫酸鈷溶液的二次凈化，對金屬錳這種雜質(zhì)的去除，主要采用陽極電解法，萃取分離法，硫化法。①陽極電解法：這種方法主要通過向溶液中通入一定的電流，利用電流產(chǎn)生的陽極，使錳雜質(zhì)與溶液中的硫化物產(chǎn)生反應，再通過電極吸附原理，將錳雜質(zhì)去除;②萃取分離法：這種方法主要運用有機磷酸類萃取劑，如507、204等，利用有機磷酸類萃取劑各種金屬的E-pH關系進行萃取分離[2]。這種方法可以同時處理硫酸鈷溶液中的多種雜質(zhì)，但工藝較復雜，產(chǎn)生的廢水量大;③硫化法：這種方法主要運用硫化鈉作為凈化劑，對環(huán)境的要求較高。硫酸鈷溶液的溫度，要始終保持在65攝氏度以上，最好不要超過70攝氏度。同上文中所述的用量檢測方法一致，凈化人員可以根據(jù)硫酸鈷溶液的錳含量，依次加入理論量的1倍、2倍、3-5倍，對雜質(zhì)去除效果進行定量分析。這種方法可以同時處理硫酸鈷溶液中的多種雜質(zhì)，效率較高。

2.2.2 硫酸鈷溶液除鋅

硫酸鈷溶液的二次凈化，對金屬鋅這種雜質(zhì)的去除，主要采用萃取法、硫化法，磷酸法。第一，萃取法。萃取法主要在硫酸鈷溶液中，加入不同形式的磷酸，例如Zn（H2PO4）2、ZnHPO4、Zn3（PO4）2等，嚴格控制溫度、濕度等條件，促進溶液中Zn3（PO4）2的生成，利用Zn3（PO4）2不溶于水的特性，將溶液中的鋅沉降出來。第二，硫化法。這種方法的應用要注意，硫化鈉作為一種氧化劑，只適用于含鋅量較低的硫酸鈷溶液當中，深層凈化之后，工作人員要及時檢測雜質(zhì)的去除量，并嚴格記錄在案。

3 結(jié)論

綜上所述，硫酸鈷溶液的深度凈化處理，要嚴格按照流程進行，一次凈化與二次凈化之間，要注意時間間隔，嚴密監(jiān)控一次凈化之后溶液的純凈程度。因而，實驗人員要加強對硫酸鈷溶液深度凈化過程的數(shù)據(jù)監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，從實證研究的角度，升級凈化工藝。

參考文獻：

[1]彭學斌，翟忠標，戴永年.Cyanex 272萃取分離硫酸鈷溶液中鎳鈷的試驗研究[J].礦冶工程，2018，38（06）：127-130.

[2]汪家鼎，陳家鏞.溶劑萃取手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001.