一种碳酸钴的低氯离子洗涤方法与流程

1.本发明属于钴粉制备技术领域，具体涉及一种碳酸钴的低氯离子洗涤方法。


背景技术：

2.近几年随着我国经济的快速发展，对硬质合金的性能、质量要求也越来越高，而钴粉的质量对合金的性能有很大的影响，尤其是产线的产品质量稳定性受到厂商的重视。
3.作为钴粉的前驱体碳酸钴，在热相还原的过程中，会产生氯化氢或氯气等对环境有污染的气体，而这些气体同时还对还原设备具有较大的腐蚀性，缩短了还原设备的使用寿命，所以在还原生产过程中，如何减少碳酸钴中的氯含量成为研究热点和难点。
4.为了使碳酸钴中的氯含量符合企业的客户要求，通常采用压滤机和反应釜搅拌洗涤(搅洗)项结合的方式，或者采用离心机进行离心洗涤的方式，但是上述两种洗涤方法存在如下问题：压滤机容易引入异物；离心机的效率低下，且在离心脱水过程跑料严重，而且即使通过上述两种洗涤方式能够将碳酸钴中氯含量降低到符合要求，但是洗涤过程中耗水量太大，例如压滤机和搅洗相结合的方式每吨钴金属洗涤需要耗水量达到70m3，而离心洗涤的方式每吨钴金属的洗涤耗水量甚至高达100m3，因此，如何在确保碳酸钴中氯含量符合要求的前提下，降低每顿钴金属洗涤耗水量，是碳酸钴制备过程中急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为了解决目前的碳酸钴制备过程中，洗涤耗水量较高的问题，本发明提供一种碳酸钴的低氯离子洗涤方法。
6.本发明通过如下方案实现：一种碳酸钴的低氯离子洗涤方法，该方法包括如下步骤：
7.s1、制备碳酸钴浆料；
8.s2、将所述碳酸钴浆料抽至二合一洗涤设备，进行空气压滤，排除母液，得到碳酸钴滤料；
9.s3、向所述碳酸钴滤料中加水，搅拌，进行搅洗，得到碳酸钴湿料；
10.s4、将所述碳酸钴湿料进行离心洗涤脱水，随后烘干，得到碳酸钴。
11.优选的，所述s3至多循环2次。
12.优选的，所述s3中，水的温度为75℃～85℃，搅拌速度为50～100rpm。
13.优选的，所述s4中的离心洗涤脱水至多循环2次。
14.优选的，所述s1的碳酸钴浆料的制备方法包括如下步骤：
15.s11、配制含有钴离子的钴溶液，配制含有碳酸根离子的沉淀剂溶液，待用；
16.s12、将所述钴溶液和所述沉淀剂溶液同时加入到含底液的反应釜中，进行沉淀反应，搅拌，保持所述钴溶液的流量不变，同时调整所述沉淀剂溶液的流量，以控制反应ph为7.0～7.3，直至得到目标粒径的碳酸钴浆料。
17.优选的，所述s11中，所述钴溶液中的钴离子浓度为100～150g/l，所述沉淀剂溶液
中的碳酸根离子浓度为200～250g/l。
18.优选的，所述沉淀剂溶液为碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢铵溶液、碳酸铵溶液中的一种或至少两种。
19.优选的，所述s12中，所述底液的配置过程如下：
20.向反应釜中加入温度为50℃～60℃的水，再向水中加入所述沉淀剂溶液，其中所述水与所述沉淀剂溶液的体积比为(300～400)：(2～5)。
21.优选的，所述s12中，所述钴溶液的流量为400～800l/h，所述沉淀剂溶液的流量为800～1200l/h。
22.优选的，所述s12中，搅拌速度为1200～1800rpm。
23.与现有技术相比，采用上述方案本发明的有益效果为：
24.本发明将碳酸钴浆料先抽至二合一洗涤设备，进行空气压滤，这样一方面能够有效的避免异物混入碳酸钴浆料；另一方面通过空气进行压滤能够大幅度降低碳酸钴滤料的残余水份，降低能耗，处理能力大幅度提高，增加工作效率和处理产量，且母液的质量高，即母液中固体含量低，有效的避免跑料；随后，依次对碳酸钴滤料进行搅洗，再结合离心脱水，得到含氯较低的碳酸钴；本发明中因为经过二合一压滤设备压滤得到的碳酸钴浆料仍然具有30％-50％的含水率，所以为了进一步的降低碳酸钴浆料中的含水率就结合离心脱水步骤，这样可以将碳酸钴浆料中的含量率降低到10％-20％，进而有效的避免了碳酸钴因为含水量较高，而导致碳酸钴中氯离子含量较高的问题出现，甚至有效的避免了碳酸钴中氯离子含量不稳定的问题出现。
25.经过检测通过本发明的方法制备得到的碳酸钴中氯含量小于50ppm，且每吨钴金属洗涤耗水量大约为33m3左右。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.以下实施例在配置含有钴离子的钴溶液时，采用的钴盐可以是氯化钴、硫酸钴或硝酸钴等在水中能够完全电离的钴盐。
28.以下实施例配置含有碳酸根离子的沉淀剂溶液时，采用的溶质为能够在水中电离出碳酸根离子的盐，例如可以是碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸钠中的一种后至少两种。
29.实施例1
30.本技术提供一种碳酸钴的低钴离子洗涤方法，该方法包括如下步骤：
31.s1、制备碳酸钴浆料；
32.s11、配制含有钴离子浓度为100g/l的钴溶液，配制浓度为200g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
33.s12、选用16m3的反应釜作为反应容器，向该反应釜中加入3000l，50℃的水，再向水中加入20l的碳酸氢铵溶液，得到底液；
34.将钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入到含底液的反应釜中，进行沉淀反应，1200rpm搅拌，其中，保持钴溶液的流量为400l/h，同时调整碳酸氢铵溶液的流量，控制反应ph为7.0
～7.3，碳酸氢铵溶液的流量为800～1200l/h，直至得到目标粒径的碳酸钴浆料为止；
35.s2、将上述碳酸钴浆料抽至二合一洗涤设备，抽料18m3，采用洁净的压缩空气压滤该浆料，过滤板采用厚度为1mm的钛板，排出母液，得到碳酸钴滤料；
36.s3、向s2中的碳酸钴滤料中加入5m3，75℃的水，50rpm搅拌，进行搅洗，此步骤循环2次，得到碳酸钴湿料；
37.s4、将碳酸钴湿料通过离心机洗涤2次，脱水甩干后，再进行烘干，筛分包装即得到碳酸钴成品。
38.为了验证经过本方法洗涤得到的碳酸钴中氯含量，对其进行了检测，发现碳酸钴中氯含量为35rpm，而且每吨钴金属洗涤用水量为32.6m3。
39.实施例2
40.本技术提供一种碳酸钴的低钴离子洗涤方法，该方法包括如下步骤：
41.s1、制备碳酸钴浆料；
42.s11、配制含有钴离子浓度为125g/l的钴溶液，配制浓度为225g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
43.s12、选用16m3的反应釜作为反应容器，向该反应釜中加入3500l，55℃的水，再向水中加入35l的碳酸氢铵溶液，得到底液；
44.将钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入到含底液的反应釜中，进行沉淀反应，1450rpm搅拌，其中，保持钴溶液的流量为600l/h，同时调整碳酸氢铵溶液的流量，控制反应ph为7.0～7.3，碳酸氢铵溶液的流量为800～1200l/h，直至得到目标粒径的碳酸钴浆料为止；
45.s2、将上述碳酸钴浆料抽至二合一洗涤设备，抽料21m3，采用洁净的压缩空气压滤该浆料，过滤板采用厚度为1mm的钛板，排出母液，得到碳酸钴滤料；
46.s3、向s2中的碳酸钴滤料中加入6m3，75℃的水，75rpm搅拌，进行搅洗，此步骤循环2次，得到碳酸钴湿料；
47.s4、将碳酸钴湿料通过离心机洗涤1次，脱水甩干后，再进行烘干，筛分包装即得到碳酸钴成品。
48.经过检测以上碳酸钴中氯离子含量为32rpm，而且每吨钴金属洗涤用水量为35.1m3。
49.实施例3
50.本技术提供一种碳酸钴的低钴离子洗涤方法，该方法包括如下步骤：
51.s1、制备碳酸钴浆料；
52.s11、配制含有钴离子浓度为150g/l的钴溶液，配制浓度为250g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
53.s12、选用16m3的反应釜作为反应容器，向该反应釜中加入4000l，60℃的水，再向水中加入50l的碳酸氢铵溶液，得到底液；
54.将钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入到含底液的反应釜中，进行沉淀反应，1800rpm搅拌，其中，保持钴溶液的流量为800l/h，同时调整碳酸氢铵溶液的流量，控制反应ph为7.0～7.3，碳酸氢铵溶液的流量为800～1200l/h，直至得到目标粒径的碳酸钴浆料为止；
55.s2、将上述碳酸钴浆料抽至二合一洗涤设备，抽料24m3，采用洁净的压缩空气压滤该浆料，过滤板采用厚度为1mm的钛板，排出母液，得到碳酸钴滤料；
56.s3、向s2中的碳酸钴滤料中加入7m3，85℃的水，100rpm搅拌，进行搅洗，此步骤循环2次，得到碳酸钴湿料；
57.s4、将碳酸钴湿料通过离心机洗涤1次，脱水甩干后，再进行烘干，筛分包装即得到碳酸钴成品。
58.经过检测以上碳酸钴中氯离子含量为38rpm，而且每吨钴金属洗涤用水量为30.7m3。
59.对比例1
60.将实施例2制备得到的碳酸钴浆料通过如下方法进行洗涤：
61.将碳酸钴浆料抽至压滤机，母液压榨干净，再将碳酸钴滤料加入75℃水中(碳酸钴滤料与水的质量比为15:1)，浆化搅洗20min，进行一次搅洗，得到一次搅洗料；
62.将一次搅洗料再用压滤机压滤，加入75℃水中(碳酸钴滤料与水的质量比为15:1)，浆化搅洗20min，进行二次搅洗，得到二次搅洗料；
63.最后将二次搅洗料用闪蒸机闪蒸干燥，随后筛分，包装得到碳酸钴成品。
64.将对比例1与实施例2相比较，对比例1与实施例2的不同点仅仅是对碳酸钴浆料的洗涤方法不同，为了证明哪种洗涤方法较好，也对对比例1洗涤得到的碳酸钴产品进行了检测，发现对比例1的碳酸钴中氯含量为78ppm，具体生产过程中每吨钴金属洗涤用水量高达66m3。也就是说，虽然对比例1的洗涤方法能够使碳酸钴中氯含量小于100ppm，但是碳酸钴中氯含量还是较实施例2的碳酸钴中氯含量高，更重要的是，对比例1的洗涤用水量几乎是实施例2洗涤用水量的1.8倍。
65.对比例2
66.将实施例2制备得到的碳酸钴浆料通过如下方法进行洗涤：
67.将制备得到的碳酸钴浆料通过离心机洗涤5次，甩干后得到半干料，进入烘箱中烘干，筛分包装，得到碳酸钴成品。
68.将对比例2与实施例2相比较，对比例2与实施例2的不同点仅仅是对碳酸钴浆料的洗涤方法不同，为了证明哪种洗涤方法较好，也对对比例2洗涤得到的碳酸钴产品进行了检测，发现对比例2的碳酸钴中氯含量为55ppm，具体生产过程中每吨钴金属洗涤用水量高达124m3。也就是说，虽然对比例2的洗涤方法能够使碳酸钴中氯含量小于100ppm，但是对比例2碳酸钴中氯含量还是较实施例2的碳酸钴中氯含量高，更重要的是，对比例2的洗涤用水量几乎是实施例2洗涤用水量的3.5倍。
69.对比例3
70.将实施例2制备得到的碳酸钴浆料通过如下方法进行洗涤：
71.将碳酸钴浆料抽至压滤机，母液压榨干净，再将碳酸钴滤料加入75℃水中(碳酸钴滤料与水的质量比为15:1)，浆化搅洗20min，进行一次搅洗，得到一次搅洗料；
72.将一次搅洗料通过离心机洗涤1次，甩干后得到半干料，进入烘箱中烘干，筛分包装，得到碳酸钴成品。
73.将对比例3与实施例2相比较，对比例3与实施例2的不同点仅仅是对碳酸钴浆料的洗涤方法不同，为了证明哪种洗涤方法较好，也对对比例3洗涤得到的碳酸钴产品进行了检测。发现对比例3的碳酸钴中氯含量为81ppm，具体生产过程中每吨钴金属洗涤用水量高达94m3。也就是说，虽然对比例3的洗涤方法能够使碳酸钴中氯含量小于100ppm，但是对比例3
碳酸钴中氯含量还是较实施例2的碳酸钴中氯含量高，更重要的是，对比例3的洗涤用水量几乎是实施例2洗涤用水量的2.6倍。
74.对比例4
75.将实施例2的s1制备得到的碳酸钴浆料通过如下方法进行洗涤：
76.s2、将上述碳酸钴浆料抽至二合一洗涤设备，抽料21m3，采用洁净的压缩空气压滤该浆料，过滤板采用厚度为1mm的钛板，排出母液，得到碳酸钴滤料；
77.s3、向s2中的碳酸钴滤料中加入6m3，75℃的水，75rpm搅拌，进行搅洗，此步骤循环2次，得到碳酸钴湿料；
78.s4、将碳酸钴湿料通过离心机洗涤3次，脱水甩干后，再进行烘干，筛分包装即得到碳酸钴成品。
79.将对比例4与实施例2相比较，仅仅是离心洗涤次数的不同：实施例2的s4中离心洗涤1次，而对比例4中的s4离心洗涤3次。
80.为了证明哪种洗涤方法较好，也对对比例4洗涤得到的碳酸钴产品进行了检测。对比例4得到的碳酸钴中氯含量为29ppm，但是在具体生产过程中，每吨钴金属洗涤用水量为63.3m3。对比例4碳酸钴中氯含量与实施例2的碳酸钴氯含量几乎没变化，但是对比例4的每吨钴金属的洗涤用水量却比实施例2的高出1.8倍。
81.将对比例4与实施例2相比较，就能够说明增加离心洗涤次数，并不能进一步的降低碳酸钴成品中的氯含量，反而使洗涤用水量几乎呈倍数增加，进而增加生产线的工作量，增加生产成本。
82.对比例5
83.将实施例2的s1制备得到的碳酸钴浆料通过如下方法进行洗涤：
84.s2、将上述碳酸钴浆料抽至二合一洗涤设备，抽料21m3，采用洁净的压缩空气压滤该浆料，过滤板采用厚度为1mm的钛板，排出母液，得到碳酸钴滤料；
85.s3、向s2中的碳酸钴滤料中加入6m3，75℃的水，75rpm搅拌，进行搅洗，此步骤循环3次，得到碳酸钴湿料；
86.s4、将碳酸钴湿料通过离心机洗涤1次，脱水甩干后，再进行烘干，筛分包装即得到碳酸钴成品。
87.将对比例5与实施例2相比较，仅仅是搅洗的循环次数不同：实施例2的s3循环2次，而对比例5中的s3循环3次。
88.为了证明哪种洗涤方法较好，也对对比例5洗涤得到的碳酸钴产品进行了检测。对比例5得到的碳酸钴中氯含量为30ppm，但是在具体生产过程中，每吨钴金属洗涤用水量为53.7m3。对比例5碳酸钴中氯含量与实施例2的碳酸钴氯含量几乎没变化，但是对比例5的每吨钴金属的洗涤用水量却比实施例2的高出1.5倍。
89.将对比例5与实施例2相比较，就能够说明增加搅洗循环次数，并不能进一步的降低碳酸钴成品中的氯含量，反而使洗涤用水量几乎呈倍数增加，进而增加生产线的工作量，增加生产成本。
90.综上所述，通过本发明的洗涤方法，能够使碳酸钴中氯含量小于50ppm的基础上，使洗涤用水量相较于目前的洗涤方法来说，呈倍数的减少，进而降低生产线的工作量，降低生产成本。
91.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。