高钴锌电解液制取羟基氧化钴的研究.pdf

2014年第10期
有色金属(冶炼部分)(http://ysyl.bgrimm.cn)
doi:10.3969/j.iss,1007-7545.2014.10.001
高钴锌电解液制取羟基氧化钴的研究
李倩,张宝2,夏晓梅2,李林波,中文前
(1.西安建筑科技大学冶金工程学院,西安710055
2.中南大学冶金与环境学院,长沙410083;3.武警工程大学理学院,西安710086)
摘要:采用Na2S2()。氧化处理高钴锌电解液。结果表明,加入理论量4倍的Na2S2O8后,在pH4.0、80
℃反应120min,钻的沉淀率为99.8%,沉钴物的主要物相为CoO(OH)(羟基氧化结)。沉钴后液除镉、
镍后可用于后续电解锌。
关键词:Na2S2O;氧化;羟基氧化钻
中图分类号:TF803.2+4文献标志码:A文章编号:1007-7545(2014)10-000-04
Coo(OH) Preparation from Zinc Sulfate Solution Bearing High Cobalt
LI Qian, ZHANG Bao, XIA Xiao-mei, LI Lin-bo, SHEN Wen-qian
(1. School of Metallurgical Engineering, Xi an University of Architecture and Technology, Xi an 710055, China
School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha 410083, China
3. School of Science, Engineering University of Chinese Armed Police Force, Xian 710086, China)
Abstract Oxidization treatment of zinc sulfate solution bearing high cobalt by sodium persufate was
studied. The results show that cobalt precipitation rate is 99.8% under the optimum conditions including
dosage of Naz S2 Os of four times of theory value, PH value of 4.0, temperature of 80"C, and reacting time
of 120 min. The main phase of precipitation is Coo(OH). The residual solution can be used for zinc
electrolysis after removal of cadmium and nickel
Key words: Na S2 O%; oxidization; Coo(OH)
常见的钻氧化物有CoO、Co:O,和Co2O2。用化学试剂法沉淀钴,其产物分别为草酸盐!020)、氢
钻的传统消费领域为陶瓷和涂料。随着科技的发氧化物和氧化物等。往含钴浸出液中添加氧化
展,钻及其化合物广泛应用于通讯、电器、航空、航天剂KMnO、、H2O2或Na2S2O3,可以将Co氧化为
和机械制造行业。
Colm。如保持温度为80℃,在溶液pH=4加人
工业上通常采用水浸、酸浸?和氨浸?使Na2Ss2O2[2,可以制得近似球形Co(OH)3,沉钴率
钴转移到浸出液中,但水浸和氨浸的浸出率不为99.5%。Wang2]等采用“焙烧一浸出一离子交
高。在湿法炼锌过程中,锌浸出后的中上清液包换一萃取一草酸法沉钴”流程从湿法炼锌净化渣中
含多种杂质,如钻、铜、镉、镍、铁、锰等,其中钻的存得到了纯度大于99.9%的草酸钴。含钴催化
在会降低氢气析出的超电势,引起烧板?,相对于剂2】采用碗酸浸出,再经氨水、双氧水氧化镍钴
镍、镉等较难去除。除钴主要有化学沉淀法?、离后,采用LIV841萃取镍后加入草酸铵,沉钻率达
子交换法57和溶剤萃取法8?。目前国内普遍采90%以上。采用碳酸钠和硫酸浸出含钴烟尘21,在
收稿日期:2014-04-02
基金项目:园家自然科学基金资助项目(51072233〉
作者简介:李情(1986-),女,宁夏海原人,博士,讲师
有色金属(冷炼部分)(htp:/ ysyl. bgrimm.cn
2014年第10期
pH=6的条件下沉淀可以得到碳酸钴产品。本文
3co*+2O +4H,O=Co, O, +2SO
以高钴锌电解液为原料,采用氧化沉钻,实现钴8H
(1)
与锌、镉等的分离,沉钴后液除镉、镍后返回电解锌。
2Co3++S203~+6H2O=2Co(OH)3+2S0
+6H
(2)
1试验
1.1试验原料
2结果与讨论
试验原料为某冶炼厂pH=4.0的高钴锌电解2.1高钴锌电解液沉钻条件试验
液,主要成分(g/L):Co7.25、Zn43.99、Cd16.69、2.1.1pH对金属沉淀率的影响
Ni1.23、Cu0.007、Mn0.0005、Fe0.002、Pb
理论计算表明,100mL高钴锌电解液中钴的浓
0.001。髙钴锌电解液中的钴锰比和钻铁比均达到度为7.25g?L-1,理论上消耗Na2S2OA的量为
钴回收的相关标准,采用氧化沉钴可实现钴与锌、镉1.40g,后续试验中Na2S2O。用量均以与理论消耗
等的分离。
量的比值M来表示。固定条件:M=3:1、温度
1.2热力学分析
80℃、时间120min,pH对金属沉淀率的影响如图
各离子的活度如下:a(Co2t)=102mol/L,a2所示
(Co)=a(HCoO2~)=106mol/L。分别绘制
00
298K、323K、348K、373K下Co-H2O系的EpH
图,结果如图1所示。
60
Zn
哥
4
Cd
2.0
Ni
1.5
L.0
0
3.5
HCOO
Co(OH
图2pH对金属沉淀率的影响
373K
Fig. 2 Effect of ph value on metal
-4-202468101214161820
precipitation rate
由图2可知,pH在2.5~4.0范围内,结沉淀
图1298~373K时Co-H20系的E-pH图
率随pH的增大显著增加,Zn、Cd和Ni的沉淀率变
Fig 1 E-PH diagram of CO-H2O system
化不大。当4.0at298~373K
率稍有增大。然而实际高钴锌溶液的pH<5.0,因
此,随着pH的增加,Co+氧化电位下降,Co2+容易
由图1可知,随着温度的升高,Co2+和Co的
氧化沉淀,但pH不能无限增大。且高温水解pH
稳定区域减小,Co3O4和Co(OH)3的稳定区域增
比常温水解pH偏小,即温度升高后,锌、镉和镍开
大。且温度越高,对生成CoO,和Co(OH)就越始沉淀的pH比常温的小。为降低锌、镉和镍的沉
有利(即有利于Co2+氧化沉淀)。