公布日：2023.06.02
申請(qǐng)日：2022.12.20
分類(lèi)號(hào)：C01G51/04(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，包括以下步驟：(1)混合漿料的制備；(2)沉淀反應(yīng)；(3)提純處理；(4)脫水預(yù)處理；(5)煅燒處理。屬于鈷氧化物制備技術(shù)領(lǐng)域，制得的鈷氧化物用于電池行業(yè)，該制備方法相比傳統(tǒng)工藝，通過(guò)提高鈷氧化物的純度，能有效提高電池電導(dǎo)率，能有效減少?gòu)U水的產(chǎn)生。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于，所述處理工藝包括以下步驟：（1）混合漿料的制備：將去離子水加入到氧化鈣中，在恒定溫度下邊加入邊研磨，加入完畢后，調(diào)節(jié)pH值和濃度，繼續(xù)研磨，制得混合漿料；（2）沉淀反應(yīng)：將步驟（1）所制備的混合漿料加入組合漿料混合均勻，在反應(yīng)溫度下邊攪拌邊加入鈷鹽，加入完畢，維持反應(yīng)溫度并調(diào)節(jié)pH值，繼續(xù)攪拌使其充分反應(yīng)，進(jìn)行固液分離，得到沉淀物和濾液；其中，反應(yīng)溫度為20~25℃，鈷鹽的加入速度為36~40mL/min，調(diào)節(jié)pH值為8.8~9.2；所述組合漿料包括碳酸鈷和銨鹽；（3）堿浸處理：將沉淀物加入到氫氧化鈉溶液中攪拌洗滌，洗滌后進(jìn)行固液分離，得到濾渣，濾渣制漿，再加入洗滌劑進(jìn)行洗滌，得到氫氧化鈷混合漿料；（4）脫水預(yù)處理：將氫氧化鈷漿料在高溫的條件下干燥，然后冷卻降至室溫，得到脫水混合物；（5）煅燒處理：將冷卻后的脫水混合物加入到閃速熱解爐進(jìn)行熱分解反應(yīng)，控制閃速熱解爐的熱解條件，得到鈷氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟（1）中所制備的混合漿料中，氧化鈣的平均粒徑≤10μm，去離子水加入流量為8~10mL/min，調(diào)節(jié)混合漿料濃度為0.155~0.311mol∙L-1，pH值為11.5~12.5，恒定溫度為35℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟（2）中的攪拌速度為320r∙min-1，攪拌時(shí)間為1~2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：在步驟（2）中，鈷鹽為氯化鈷、硝酸鈷或硫酸鈷中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：銨鹽為氯化銨、硝酸銨或硫酸銨中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟（3）中的氫氧化鈉溶液的濃度為1.5mol∙L-1，洗滌時(shí)間為0.5~1h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟（4）中的干燥溫度為180~200℃，干燥時(shí)間為15~20h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟（5）中的閃速熱解爐的參數(shù)為煅燒溫度800~1000℃，爐內(nèi)負(fù)壓300mmH2O，進(jìn)料口風(fēng)壓為0.025MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，其特征在于：所述步驟（4）中，脫水氫氧化鈷粒度小于200目，且中心粒徑小于20μm。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，制得的鈷氧化物用于電池行業(yè)，該制備方法相比傳統(tǒng)工藝，通過(guò)提高鈷氧化物的純度，能有效提高電池電導(dǎo)率，能有效減少?gòu)U水的產(chǎn)生。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種減少鈷氧化物生產(chǎn)過(guò)程廢水的處理工藝，包括以下步驟：
(1)混合漿料的制備：將去離子水加入到氧化鈣中，在恒定溫度下邊加入邊研磨，加入完畢后，調(diào)節(jié)pH值和濃度，繼續(xù)研磨，制得混合漿料；
(2)沉淀反應(yīng)：將步驟(1)所制備的混合漿料加入組合漿料混合均勻，在反應(yīng)溫度下邊攪拌邊加入鈷鹽，加入完畢，維持反應(yīng)溫度并調(diào)節(jié)pH值，繼續(xù)攪拌使其充分反應(yīng)，進(jìn)行固液分離，得到沉淀物和濾液；
(3)堿浸處理：將沉淀物加入到氫氧化鈉溶液中攪拌洗滌，洗滌后進(jìn)行固液分離，得到濾渣，濾渣制漿，再加入洗滌劑進(jìn)行洗滌，得到氫氧化鈷混合漿料；
(4)脫水預(yù)處理：將氫氧化鈷漿料在高溫的條件下干燥，然后冷卻降至室溫，得到脫水混合物；
(5)煅燒處理：將冷卻后的脫水混合物加入到閃速熱解爐進(jìn)行熱分解反應(yīng)，控制閃速熱解爐的熱解條件，得到鈷氧化物。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(1)中所制備的混合漿料中，氧化鈣的平均粒徑≤10μm，去離子水加入流量為8～10mL/min，調(diào)節(jié)混合漿料濃度為0.155～0.311mol·L-1，pH值為11.5～12.5，恒定溫度為35℃。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(2)中的反應(yīng)溫度為20～25℃，鈷鹽的加入速度為36～40mL/min，調(diào)節(jié)pH值為8.8～9.2，攪拌速度為320r·min-1，攪拌時(shí)間為1～2h；鈷鹽為氯化鈷、硝酸鈷或硫酸鈷中的一種或幾種；優(yōu)選的，鈷鹽為氯化鈷；組合漿料包括碳酸鈷和銨鹽；銨鹽為氯化銨、硝酸銨或硫酸銨中的一種或幾種；優(yōu)選的，銨鹽為氯化銨。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(3)中的氫氧化鈉溶液的濃度為1.5mol·L-1，洗滌時(shí)間為0.5～1h。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(4)中的干燥溫度為180～200℃，干燥時(shí)間為15～20h。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(5)中的閃速熱解爐的參數(shù)為煅燒溫度800～1000℃，爐內(nèi)負(fù)壓300mmH2O，進(jìn)料口風(fēng)壓為0.025MPa。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟(4)中，脫水氫氧化鈷粒度小于200目，且中心粒徑小于20μm。
本發(fā)明的有益效果：
1、在研磨氧化鈣的過(guò)程中會(huì)因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生熱量，所以采用了氧化鈣里邊加入去離子水邊研磨的方式，能起到降溫的作用，同時(shí)，通過(guò)上述方式的成分比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到氧化鈣溶解度，氧化鈣會(huì)先溶解再結(jié)晶，而研磨會(huì)使結(jié)晶無(wú)法長(zhǎng)大，能有效達(dá)到減小氧化鈣晶粒尺寸的目的，并且利于鈷鹽均勻致密沉積包裹在氧化鈣周?chē)�，達(dá)到鈷離子較好的晶格取代的效果；
2、加入去離子水使氧化鈣變成濕潤(rùn)的漿料，能在鈷鹽加入時(shí)，在攪拌的作用下，由于溶液中存在鈷離子和銨離子，鈷離子存在溶液中，能使得含鈷沉淀物晶體析出能緩慢形成，銨離子、鈷離子形成鈷氨配位物，在pH值升高下，鈷氨配位物逐漸分解，溶液中的鈷以Co(OH)2和堿式碳酸鈷的形式沉淀；同時(shí)，鈷鹽反應(yīng)時(shí)會(huì)粘附在氧化鈣漿料周?chē)�，使得鈷鹽能與氧化鈣充分接觸，并且在加入鈷鹽時(shí)，采用少量按36～40mL/min的速度加入，邊加入邊攪拌，從而保證了使鈷鹽均勻致密沉積包裹在氧化鈣周?chē)�，使得鈷離子與氫氧根離子反應(yīng)時(shí)，達(dá)到較好的鈷離子取代氫氧化鈣晶體中鈣離子的位置，完成鈷離子較好的晶格取代的效果，利于鈷離子與氫氧根離子反應(yīng)的進(jìn)行，最終使其形成晶體直徑較大，利于過(guò)濾工藝的進(jìn)行；即通過(guò)減少過(guò)濾后廢水鈷離子的含量，提高鈷氧化物產(chǎn)量，進(jìn)而減少?gòu)U水的排放；
3、在步驟(1)中低溫利于氫氧根離子的形成，加入完成后調(diào)節(jié)混合漿料的pH值和濃度，pH值大于7時(shí)，隨著pH值的增加，能有效壓制氯離子、硝酸根離子或硫酸根離子，利于沉淀物的形成，提高鈷氧化物產(chǎn)品，進(jìn)一步減少?gòu)U水排放；
4、在步驟(2)中通過(guò)降低溫度，使反應(yīng)溫度維持在20～25℃，通過(guò)降溫增高氫氧化鈣溶解度，游離的氫氧根離子越多，pH越高，而在沉淀過(guò)程中，有效進(jìn)一步壓制硫酸根離子，利于沉淀物的形成；
5、在步驟(3)中利用堿浸，洗滌劑進(jìn)行洗滌，可以減少氫氧化鈷中S的含量，S含量偏高會(huì)導(dǎo)致電池容量低，結(jié)晶性能降低，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并且可以保護(hù)氫氧化鈷在烘干的過(guò)程中不易氧化，且不易結(jié)塊；采用高濃度氫氧化鈉溶液對(duì)獲得的沉淀物進(jìn)行攪洗除硫，采用氫氧化鈉對(duì)沉淀產(chǎn)物進(jìn)行攪洗，能在高堿度條件下將沉淀產(chǎn)物中的鈷氨配位物轉(zhuǎn)變成氫氧化鈷，同時(shí)降低焙燒溫度；
6、在步驟(4)中，氫氧化鈷和碳酸鈷原料中含有很多的自由水，此時(shí)氫氧化鈷團(tuán)聚結(jié)塊，分散性很差，不利于閃速分解試驗(yàn)的進(jìn)行，脫水后的氫氧化鈷煅燒更為充分，利于鈷氧化物的生成，并且其形成晶體狀態(tài)更佳。
7、組合漿料為碳酸鈷和銨鹽，采用銨鹽溶液作為底液，可以作為做整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的分散劑，防止反應(yīng)過(guò)程中顆粒的團(tuán)聚，再加入鈷鹽，一步合成氫氧化鈷漿料，碳酸鈷和銨鹽的加入可以減少絮狀物的產(chǎn)生，提高氫氧化鈷的活性比表面積，具有較大的堆積密度，從而具有優(yōu)異的可加工性能。
綜上，本發(fā)明方案從反應(yīng)條件、工藝條件把控沉淀質(zhì)量、分解效率等，通過(guò)提高鈷氧化物純度、產(chǎn)量，達(dá)到減少?gòu)U水溶液成分復(fù)雜性、減少?gòu)U水排放的效果。
（發(fā)明人：鄭良明）
