废镍电池中回收生产四水合乙酸钴

背景技术

四水合乙酸钴，又称醋酸钴，分子式为(CH₃COO)₂Co·4H₂O，红色易潮解的结晶体，主要用作精对苯二甲酸(PTA)生产的催化剂，也可用以制取油漆、涂料的干燥剂、印染媒染剂、玻璃的固化促进剂和隐显墨水等。传统的生产方法是以金属钴或氧化钴为原料，经过酸溶、蒸发、结晶、分离、干燥，制得成品醋酸钴。改革开放以来，随着国民经济的飞速发展，醋酸钴的用量也越来越大，特别是在PTA的生产过程中，显得尤为突出。

传统的四水合乙酸钴生产工艺是以纯度很高的金属钴或氧化钴为原料，因而不存在原料的除杂与产品的提纯问题。以回收的钴锰混合料为原料生产四水合乙酸钴，其工艺难点就在于既要除去混合料中除钴以外的其它金属离子，保证四水合乙酸钴产品质量达到相应的国家标准，同时又要保证原料中价格昂贵的钴在转化为产品醋酸钴时有较高的转化率，以确保获得良好的经济效益。根据有关的分析结果，钴锰混合料中锰与钻的比例(质量)一般为1.8：1，另含有少部分钠、铁、锌、镍等金属离子和部分S^-、Cl^-、SO₄^2-等酸根离子。目前采用的分离与提纯方法主要是：先用浓硫酸加一定的促溶剂进行酸溶，再利用湿法冶炼中常用的络合反应法进行分离提纯，然后将高纯度的络合物通过特定的化学反应，使之转化为碳酸钴或氢氧化钴，再经酸化、结晶、分离、干燥，得成品四水合乙酸钴。

回收工艺

1、预处理 

废电池剥壳，分选出铁壳、铁帽、塑料片、纸张进行回收，电极芯在有必要时可经热风干燥，用粉碎机破碎至180um供浸取。

2、浸取 

浸取的目的是限度地将 Co、Ni溶出，其它成分尽可能少地溶出，溶出可采用硫酸溶解。

3、去杂 

在浸出母液中加入H₂O₂，此时Fe²⁺→Fe³⁺；部分Cr³⁺→CrO₄^2-。pH调整为4.5~5.2，溶液中Fe³⁺、Al³⁺与未氧化的Cr³⁺全部转化为Fe(OH)₃、Al(OH)₃和Cr₂O₃，与Co、Ni分离。

4、Co、Ni分离 

将分离Fe、Al的母液调节pH至3~4，加入NaClO，Co²⁺被氧化成Co(OH)₃，Ni不发生类似反应，CrO4^2-留在溶液中，NaClO采用喷头深入母液中的喷淋方式加入，可有效降低NaClO分解造成Cl₂对环境的污染。而CrO₄^2-不影响分离，与Ni²⁺一并留在溶液中。

5、四水合乙酸钴的合成 

对Co、Ni分离后的渣用1% H₂SO₄洗涤2次，再用水充分洗净后，加入H₂SO₄（加入量为理论量的1.2倍）和H₂O₂，在加热条件下使Co(OH)₃全部溶解后在60r/min搅拌下缓缓加入10% Na₂CO₃沉淀Co²⁺成CoCO₃，温度控制在80℃，终点pH为7.8，沉淀经分离并洗至无SO₄^2-后，在沉淀中加入工业冰醋酸（1t  Co(Ac)₂·4H₂O约需98% HAc 500kg）使CoCO₃溶解后浓缩结晶。结晶经离心分离后在70℃下烘2~3h得到产品四水合乙酸钴。

参考文献

[1] 黄又明. 醋酸钴生产技术经济评价[J]. 化工技术经济,2001,19(2):35-38. 

[2] 曾金祥,李朋恺,严志红. 废镍电池资源化生产醋酸钴硫酸镍工艺研究[J]. 无机盐工业,2003,35(1):39-41.