硫酸钴溶液深度净化工艺分析
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摘 要：独立钴矿石在自然界中存量较少，但钴这种金属在生产生活中应用广泛，通过净化获取杂质含量较少的含钴溶液，是生产中常用的一种提取手段。基于此，本文主要介绍了硫酸钴溶液深度净化工艺的技术要点，介绍了目前主要采用的几种硫酸钴溶液深度净化方法，并分析这几种方法的净化效果。
关键词：硫酸钴溶液;深度净化;萃取法;沉降法
0 引言
硫酸钴（Cobalt Sulfate）是一种玫瑰色结晶物质，在工业电镀、直流电供应、美术颜料与工业颜料生产中应用广泛。其化学分子式为CoSO4·7H2O（七水合物），相对分子量是281.15，可溶解与水和甲醛当中，在空气中非常容易风化，可在高温环境中释放出有害的氧化硫（SO4）气体。可以看出，对硫酸钴溶液的提纯既可以采用物理方法，也可以采用化学方法。
1 硫酸钴溶液深度净化工艺
粗氢氧化钴在制取过程中，含有大量的镍、锌、锰等杂质。制作硫酸钴溶液的过滤饼，含水量超过50%，过滤出的水中含有20%体上的镍、50%以上的锌。粗氢氧化钴中的金属钴可以与多种化学物质发生反应，例如其与硝酸反应，可以产生硝酸铵。因此，对硫酸钴溶液进行深度净化，对工业生产非常有必要。硫酸钴溶液的深度净化主要包含以下几个要点：①溶液的要首先考虑物理方法，其次考虑化学方法，尽量降低化学方法净化对溶液造成的二次污染;②硫酸钴溶液的深度净化工艺，要严格控制净化过程中的温度，避免由于温度过高，析出过多有害气体，对环境造成二次污染。
2 进化流程分析
2.1 硫酸钴溶液一次净化
2.1.1 硫酸钴溶液除铜
硫酸钴溶液的一次净化，主要运用二氧化硫、盐酸、硫酸盐等化学物质，作为还原剂，帮助氢氧化钴溶液的还原溶解。一次净化的除铜操作，主要步骤为：①在氢氧化钴溶液中，缓慢的加入H2SO4，在静止一段时间之后，加入Na2SO3。注意这两次操作要有一定的时间间隔，加入动作要平稳，避免破坏溶液结构的稳定性;②在加入H2SO4和Na2SO3之后，检测溶液的酸碱值（pH值），保证溶液的pH值始终处于1.5-2.0的酸性范围内;③根据色卡，判断溶液的颜色，当得到无黑色杂质的透明红色溶液时，可以初步确定还原溶解反应停止;④加入氧化剂二氧化硫，使溶液中的Fe2+、Mn2+氧化后成高价离子，利用过滤吸附技术，将生成的杂质去除[1]。
2.1.2 硫酸钴溶液除锌
利用是氧化钴作为氧化剂，可以改变硫酸钴溶液中锌的状态，对溶液中的锌进行比较有效的去除。首先，在深度净化之前，净化人员要检测硫酸钴溶液的酸碱值，保障溶液的pH值处于1.5-2.0的酸性范围内。检测硫酸钴溶液的温度，保障温度处于63摄氏度67摄氏度的范围内。放置好计时器，整个净化操作的时间约为1小时。其次，根据实验计划，按照氧化剂理论加入量的0.8倍进行锌去除操作，检验净化后溶液的锌含量，按照1倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍的数量，分别加入氧化剂，检验净化后溶液的锌含量，找到最优的氧化剂加入量范围。最后，对不同锌杂质含量的硫酸钴溶液，进行同倍数的氧化去除实验，分析相同的氧化剂量，对不同的溶液锌杂质去除量的区别。
2.2 硫酸钴溶液二次净化
2.2.1 硫酸钴溶液除锰
硫酸钴溶液的二次净化，对金属锰这种杂质的去除，主要采用陽极电解法，萃取分离法，硫化法。①阳极电解法：这种方法主要通过向溶液中通入一定的电流，利用电流产生的阳极，使锰杂质与溶液中的硫化物产生反应，再通过电极吸附原理，将锰杂质去除;②萃取分离法：这种方法主要运用有机磷酸类萃取剂，如507、204等，利用有机磷酸类萃取剂各种金属的E-pH关系进行萃取分离[2]。这种方法可以同时处理硫酸钴溶液中的多种杂质，但工艺较复杂，产生的废水量大;③硫化法：这种方法主要运用硫化钠作为净化剂，对环境的要求较高。硫酸钴溶液的温度，要始终保持在65摄氏度以上，最好不要超过70摄氏度。同上文中所述的用量检测方法一致，净化人员可以根据硫酸钴溶液的锰含量，依次加入理论量的1倍、2倍、3-5倍，对杂质去除效果进行定量分析。这种方法可以同时处理硫酸钴溶液中的多种杂质，效率较高。
2.2.2 硫酸钴溶液除锌
硫酸钴溶液的二次净化，对金属锌这种杂质的去除，主要采用萃取法、硫化法，磷酸法。第一，萃取法。萃取法主要在硫酸钴溶液中，加入不同形式的磷酸，例如Zn（H2PO4）2、ZnHPO4、Zn3（PO4）2等，严格控制温度、湿度等条件，促进溶液中Zn3（PO4）2的生成，利用Zn3（PO4）2不溶于水的特性，将溶液中的锌沉降出来。第二，硫化法。这种方法的应用要注意，硫化钠作为一种氧化剂，只适用于含锌量较低的硫酸钴溶液当中，深层净化之后，工作人员要及时检测杂质的去除量，并严格记录在案。
3 结论
综上所述，硫酸钴溶液的深度净化处理，要严格按照流程进行，一次净化与二次净化之间，要注意时间间隔，严密监控一次净化之后溶液的纯净程度。因而，实验人员要加强对硫酸钴溶液深度净化过程的数据监测与数据分析，从实证研究的角度，升级净化工艺。
参考文献：
[1]彭学斌，翟忠标，戴永年.Cyanex 272萃取分离硫酸钴溶液中镍钴的试验研究[J].矿冶工程，2018，38（06）：127-130.
[2]汪家鼎，陈家镛.溶剂萃取手册[M].北京：化学工业出版社，2001.
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