[发明专利]一种高效除去硫酸钴溶液中硝酸根杂质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种杂质的除去方法，尤其涉及一种金属盐溶液中硝酸根杂质的除去方法，更具体是涉及一种高效除去硫酸钴溶液中硝酸根杂质的方法。

背景技术

七水合硫酸钴是一种玫瑰红色单斜晶系结晶，脱水后呈红色粉末，溶于水和甲醇，微溶于乙醇。硫酸钴以往主要用于陶瓷釉料和油漆催干剂，也用于电镀、碱性电池、生产含钴颜料和其它钴产品，还用于催化剂、分析试剂、轮胎胶粘剂和立德粉添加剂等；近年来，硫酸钴作为二次电池正极材料的原料被大量使用，具有广阔的市场前景，但硫酸钴中硝酸根的存在对其使用性能影响很大，为确保其使用性能，国内电子、电池等行业对硫酸钴中硝酸根杂质的控制一般为0.05％以下，国际知名品牌默克公司更是要求硝酸根含量≤0.01%。

硫酸钴通常的制备方法主要有：(1)混酸化钴法，将金属钴片溶于硫酸及硝酸的混合酸中，用蒸汽加热至沸，反应后经浓缩、结晶、分离母液，制得硫酸钴；(2)湿法浸出萃取法，以含钴矿、含钴废屑料为原料回收钴资源，通过氧化浸出、萃取提纯出硫酸钴产品；由于方法(1) 需要使用硝酸溶解金属钴板，因此不可避免的会引入硝酸及硝酸盐杂质；而方法（2）一般是使用硫酸氧化浸出、使用溶剂煤油萃取分离，由于这些辅料纯度不高，硝酸根杂质会累积残留，加上原料来源复杂，含钴矿、含钴废屑料中也有硝酸盐的存在，因此该法得到的硫酸钴溶液硝酸根含量也比较高，可以达到0.5%甚至1%以上。

对于硫酸钴产品的除杂问题，目前研究较多的是如何除去硫酸钴溶液中的金属杂质，如专利号为ZL201110101859、名称为“硫酸钴的制备方法”的中国专利，介绍了钴浸出液的除杂方法，该方法是采用氧化沉淀除去硫酸钴浸出液中的锰、铁、砷等杂质元素，通过氟化沉淀再除去钙、镁等杂质元素，该专利只能除去金属杂质，对于如何除去硝酸根杂质并没有提及；专利号为ZL201280059603、名称为“硫酸钴的制造方法”的中国专利，介绍了通过使用酸性有机提取剂的溶剂提取获得高浓度的硫酸钴溶液的方法，但该方法也只是去除钙、镁、钠等金属杂质，并不能除去其中的硝酸根。对于如何除去硫酸钴溶液中的硝酸根杂质，目前的办法一般是采用结晶、重结晶使硝酸根留存在结晶母液中，但母液多次套用后产品中的硝酸根含量比较高，根本达不到电子信息、电池、催化、分析测试等行业的使用要求。

发明内容

为克服以上存在的问题，本发明的目的是提供一种高效除去硫酸钴溶液中硝酸根杂质的方法，由该方法获得的硫酸钴，其硝酸根含量可以达到0.02%以下。

为实现以上目的，本发明的高效除去硫酸钴溶液中硝酸根杂质的方法，依次包括如下步骤：

(1)取一定量的粗品硫酸钴溶液，加入稀硫酸调节其pH值≤2.5，加热并使溶液温度保持在75-85℃，在搅拌的条件下，分次加入质量浓度为40%的甲醛溶液进行反应，反应过程溶液有淡黄色气体产生，当甲醛溶液加完并观察到不再有气体产生时，在75-85℃下继续保温反应60分钟以上；

(2)步骤（2）得到的溶液在60-70℃保温搅拌下，分次加入质量浓度为30%的双氧水进行反应，加完双氧水后继续保温反应30分钟以上；

(3)将步骤(3)得到的溶液过滤、浓缩、冷却结晶，离心甩干，得到七水合硫酸钴结晶；

上述步骤（1）中甲醛溶液的加入量为粗品硫酸钴溶液中硝酸根质量的0.4-0.5倍；步骤（2）中双氧水的加入量是步骤（1）甲醛溶液加入量的1.4-1.5倍；步骤（3）的浓缩终点为热溶液比重d=1.45-1.48。

为了保证反应更加顺利进行，上述步骤（2）在反应过程应适时监控溶液的pH值，并适当补充稀硫酸以保持反应过程溶液的pH≤2.5。

为避免甲醛挥发太大，同时使反应温和进行且充分反应，上述甲醛溶液的分次加入方式是首次加入约一半量的甲醛溶液，30分钟后每隔15分钟将剩余的甲醛溶液分3-4次加入。

为了避免反应太过激烈，同时使反应温和进行且充分反应，上述双氧水分3-5次加入，每次间隔15分钟以上。

为了减少溶液中的颗粒物杂质，更好提高产品的纯度，上述步骤（3）在过滤前先添加适量活性炭进行吸附。

为了便于原料添加量的计算，上述步骤（1）投料前先测定粗品硫酸钴溶液中硝酸根的含量。

为了减少杂质的引入，上述步骤(1)、步骤（2）中所用的稀硫酸、甲醛溶液、双氧水均为化学纯级。

为了避免甲醛和硝酸根反应产生的NO₂影响环境，上述步骤（1）的反应是在连接有废气吸收装置的反应容器中进行，废气采用碱性溶液进行吸收。