一种深度除去氯化铵溶液中钴离子的方法与流程

本发明涉及氯化铵溶液净化除杂技术领域，具体的是一种深度除去氯化铵溶液中钴离子的方法。

背景技术：
氯化铵是一种重要的氮肥资源，在农业生产上有着广泛的应用。碳酸钴是制备电池材料四氧化三钴的重要原料，碳酸钴前驱体是由氯化钴溶液经碳酸氢铵沉淀制备而来的，反应生成碳酸钴和氯化铵，过滤碳酸钴时，氯化铵进入溶液，滤液经过浓缩结晶后得到氯化铵晶体副产品。但是在碳酸钴沉淀过滤工序，会有部分钴离子Co²⁺进入溶液，以致在氯化铵溶液浓缩结晶时，钴盐会同时在氯化铵晶体中析出，造成结晶出的氯化铵晶体显示暗红色，这不但严重降低了氯化铵产品的品质，还导致了昂贵钴资源的浪费。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明设计了一种新型化学沉淀的方法在氯化铵溶液浓缩结晶之前对其进行净化深度脱钴处理，使溶液中的Co²⁺脱除。本发明是采用以下技术方案实现的：

一种深度除去氯化铵溶液中钴离子的方法，方法包括，在pH为7～8条件下，在氯化铵溶液中依次加入硫化铵和絮凝剂，使得氯化铵溶液中的少量钴转化为硫化钴并沉淀，过滤得到脱除钴的氯化铵溶液。

优选地，所述絮凝剂为聚乙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝中的至少一种。

优选地，方法中，碱性条件为pH为7～8。

优选地，在氯化铵溶液中依次加入硫化铵和絮凝剂的步骤中，硫化铵和絮凝剂的加入间隔为30～60min。

优选地，在氯化铵溶液中加入硫化铵的量为过量，过量系数为1.15～2.0。

优选地，利用次氯酸钠在煮沸的条件下除去氯化铵溶液中过量的硫化铵。

优选地，氯化铵溶液中加入絮凝剂与硫化铵的质量比为1:5～10。

优选地，整个工艺在35～40℃的条件下进行。

本发明的技术方案中，能对高浓度氯化铵溶液进行深度脱钴，使得蒸发原液中的Co²⁺浓度降到0.2mg/L以下，并且能够对Co²⁺集中进行回收处理，促进资源循环利用，提高经济价值。

在本发明的方案中，经试验验证，pH7～8可达到最优的除钴效果，溶液偏酸性(pH＜6)，加入硫化铵会有硫化氢气体放出；偏碱性pH＞8，溶液中OH^-和NH₄⁺会形成氨水，放出氨气，pH过高或过低都会恶化操作环境，因此选择pH为7～8优化工艺方案。

本发明工艺简单，原料合适，反应体系中引入的极少量的硫、钠离子存在于氯化铵晶体中，其可作为化肥使用，其中极少量的硫和钠离子不仅不影响化肥的产品质量，还对植物的诸多生理功能顺利进行非常有益，因此本发明起到了一箭双雕的效果。

附图说明

图1本发明氯化铵溶液脱除钴的方法流程示意图

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

实施例1

取得碳酸钴生产中得到的氯化铵溶液样品，蒸发干燥，得氯化铵晶体的干燥样品，并取100g该干燥氯化铵晶体样品，测得100g氯化铵晶体中的钴含量为0.0369％。

将该100g氯化铵晶体完全溶解于400mL水中配制溶液，测得该溶液中Co²⁺的浓度为65.5mg/L，用质量分数为25％的氨水调节溶液中的pH值为7.5，然后向溶液中加入0.1g硫化铵，水浴加热35℃，并搅拌，搅拌转速为300r/min。反应30min后，再加入质量分数为0.4％的聚乙酰胺溶液15mL，然后以100r/min的转速缓慢搅拌20min后，静置1h。反应结束后，将反应后的溶液过滤、洗涤，收集黑色滤渣作为提钴的原料，并向滤液中加入0.1g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸30min，溶液变为澄清，过滤溶液，测试滤液中离子含量，未检测到Co²⁺。

在该实施例中，氯化铵溶液中的少量钴离子与硫化铵发生反应生成硫化钴，反应的离子方程式为，Co²⁺+(NH₄)₂S＝CoS+2NH₄⁺。在反应中，生成的硫化钴以沉淀的形式脱除，而引入了过量的硫化铵，因此加入次氯酸钠粉末后，溶液中发生的反应为，ClO^-+S^2-＝SO₄^2-+4Cl^-。

在本实施例中，硫化铵作为沉淀剂，硫化铵与Co²⁺反应生成的硫化钴由于在溶液中的量非常少，并且硫化钴沉淀的颗粒非常细，在过滤的时候很容易穿滤进入溶液，造成溶液的再次污染，因此采用采用聚乙酰胺作为絮凝剂，其目的是把微细的硫化钴颗粒团聚在一起，形成大的絮状硫化钴沉淀，过滤时可以实现全部过滤，因此解决了微细硫化钴沉淀穿滤的问题，同时，聚乙酰胺诱导硫化钴在其表面迅速团聚，也加速了硫化钴的沉淀，使得Co²⁺脱除干净。

实施例2

取得碳酸钴生产中得到的氯化铵溶液样品，蒸发干燥，得氯化铵晶体的干燥样品，并取得100g该干燥氯化铵晶体样品，测得100g氯化铵晶体中的钴含量为0.0369％。

将该100g氯化铵晶体完全溶解于500mL水中配制溶液，测得该溶液中Co²⁺的浓度为52.4mg/L，加入氨水调节溶液中的pH为7.2，然后向溶液中加入0.08g硫化铵，水浴加热40℃，搅拌40min,再加入质量分数为0.4％的聚乙酰胺溶液15mL,然后以150r/min的搅拌速度反应20min后，静置1h。反应结束后，过滤反应后的溶液，分别收集滤渣和滤液，得滤液，并向滤液中加入0.11g次氯酸钠粉末，继续加热煮沸，搅拌反应40min，溶液变为澄清，过滤溶液，并测试滤液中的离子含量，测得Co²⁺的含量为0.13mg/L。

实施例3

取碳酸钴生产工艺中得到的氯化铵原液1000mL，分析得到原液中的Co²⁺含量为53.6mg/L。

用质量分数为25％氨水调节氯化铵溶液pH为8，加入硫化铵0.15g，加入硫化铵0.15g，选择反应温度40℃，搅拌300r/min，反应60min后，再加入质量分数为0.4％的聚乙烯酰胺溶液20ml，然后以150r/min的转速搅拌20min后，静置40min过滤、洗涤，把滤渣收集作为提钴的原料，把所收集的滤液中加入约0.12gNaClO粉末，并加热煮沸30min，溶液变为澄清无色，再次过滤氯化铵溶液，滤液送测Co²⁺浓度为0.2mg/L。

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。