從低濃度鈷料液中制取粗制氫氧化鈷的研究

鈷資源作為一種非常稀缺的金屬，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)磁性材料、鋰電池、高溫合金、硬質(zhì)合金等領(lǐng)域

。隨著3C產(chǎn)業(yè)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鈷的終端消費結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，在電池領(lǐng)域的比例快速提高，全球鈷消費量持續(xù)增長

。雖然全球鈷資源分布較為廣泛，但我國鈷資源匱乏

，目前約90%的鈷原料來自非洲

。當(dāng)前國內(nèi)部分大型冶煉企業(yè)已在剛果（金）建立工廠制備粗制氫氧化鈷

。

剛果（金）的鈷資源多以銅鈷共生氧化礦形式存在，鈷濕法冶煉廠一般采用浸出-萃取除銅-除鐵錳-二段沉鈷-閃蒸干燥工藝生產(chǎn)粗制氫氧化鈷

。現(xiàn)行的氧化鎂沉鈷工藝，沉鈷前液鈷濃度較高，普遍為2g/L～10g/L，對于含鈷濃度在1g/L～2g/L的溶液中沉鈷，產(chǎn)品質(zhì)量較不穩(wěn)定，所得氫氧化鈷中鈷品位偏低，鎂含量偏高，為后續(xù)生產(chǎn)帶來不利影響

。

為提高低鈷溶液制取粗制氫氧化鈷產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品主品位，降低各雜質(zhì)含量，本文根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)工藝，重點研究了氧化鎂配置濃度、一段沉鈷反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)終點pH值等因素對粗制氫氧化鈷產(chǎn)品主含量及雜質(zhì)的影響，摸索最佳工藝條件。工業(yè)生產(chǎn)實踐表明，穩(wěn)定控制試驗工藝參數(shù)，1-2g/L低鈷料液可制取鈷含量大于35%，鎂含量低于6.5%的粗制氫氧化鈷。

1 試驗部分

1.1 原料及試劑

本實驗所用低鈷料液來自除鐵后液，主要成分見表1。

高職教育是一種跨界教育，教師核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng)需要“政校行企”四方的聯(lián)合培養(yǎng)，學(xué)校和企業(yè)需要參與教師的培養(yǎng)，在監(jiān)督方面存在一定嫌疑。對此，行業(yè)應(yīng)該發(fā)揮出考核官的作用，有效地監(jiān)督高職院校教師核心素養(yǎng)和能力建設(shè)的情況。目前，隨著教學(xué)改革以及人才培養(yǎng)需求的不斷提升，高職院校的校企合作工作有了一定的進展，不斷完善合作過程中的各種細(xì)節(jié)。然而，對高職教師核心素養(yǎng)和能力建設(shè)監(jiān)督方面，行業(yè)并沒有起到明顯的監(jiān)督作用。行業(yè)發(fā)展規(guī)劃中并沒有涉及職業(yè)教育教師能力的培養(yǎng)，缺乏對教師核心素養(yǎng)、能力和行業(yè)人才教育之間關(guān)系的梳理。行業(yè)應(yīng)該把高職院校教師核心素養(yǎng)和能力作為企業(yè)認(rèn)證的重要指標(biāo)之一，加大校企雙方合作的力度。

1.2 試驗方法

量取除鐵后液2000mL，開啟機械攪拌（轉(zhuǎn)速350rpm），小批量多次加入活性氧化鎂（MgO含量大于85%）漿調(diào)節(jié)料液至目標(biāo)pH后，持續(xù)反應(yīng)一段時間，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，得沉鈷后液裝瓶送檢；抽濾后粗制氫氧化鈷用200ml深井水淋洗，放入鼓風(fēng)干燥箱中進行烘干，采用原子吸收法測量濾液中鈷和鎂元素含量，采用電位滴定法測量濾餅中鈷和鎂元素含量。

反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)時間4h、pH值7.5-7.6，考察氧化鎂配置濃度對氫氧化鈷主品位及鎂含量影響，實驗結(jié)果見圖1。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化鎂質(zhì)量濃度對鈷產(chǎn)品質(zhì)量的影響

一段沉鈷的主要反應(yīng)如下：

洪澤湖設(shè)計最低通航水位為11.50 m，設(shè)計最高通航水位為：洪山頭至老子山段為15.50 m，老子山至高良澗段為15.0m。當(dāng)湖水位低于設(shè)計最低通航水位時，需要采取小船隊或減載等措施。

2.2 一段沉鈷反應(yīng)時間對鈷產(chǎn)品質(zhì)量的影響

反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度40℃、氧化鎂配置濃度5%、反應(yīng)終點PH7.5-7.6，考察一段沉鈷反應(yīng)時間對氫氧化鈷主品位及鎂含量影響，實驗結(jié)果見圖2。

從圖1可以看出，隨著氧化鎂配置濃度的增加，產(chǎn)品中的鈷含量降低，但產(chǎn)品中的鎂含量持續(xù)增加，說明當(dāng)溶液中鈷濃度1.73g/L時，氧化鎂配置濃度對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，原因主要是，在低鈷濃度料液中，隨著氧化鎂配置濃度的增加，氧化鎂未溶解反應(yīng)部分增多，未能與溶液中的金屬離子發(fā)生反應(yīng)。考慮到系統(tǒng)水膨脹問題，推薦氧化鎂配置濃度6%。

從上表可以看出，隨著反應(yīng)終點pH值的增加，產(chǎn)品中的鈷含量先升高后降低，鎂含量先降低后增加，主要原因為pH值＜7.5時，隨著pH值升高，鈷沉淀率逐漸升高，氧化鎂反應(yīng)程度高，產(chǎn)品鈷濃度增加，氧化鎂含量降低。當(dāng)pH值超過7.5時，鈷沉淀率提升不明顯，而氧化鎂提升溶液pH值的效率較低，導(dǎo)致氧化鎂用量大幅增加，造成產(chǎn)品鈷濃度降低，鎂含量升高。推薦反應(yīng)終點pH值控制在7.4-7.6左右。

2.3 一段沉鈷反應(yīng)溫度對鈷產(chǎn)品質(zhì)量的影響

反應(yīng)條件：反應(yīng)時間4h、氧化鎂配置濃度5%、反應(yīng)終點pH7.5-7.6，考察一段沉鈷反應(yīng)溫度對氫氧化鈷主品位及鎂含量影響，實驗結(jié)果見圖3。

在實際組建電力調(diào)度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的過程中，無論是軟件還是硬件的選取，都應(yīng)留有一定的富余量，即貼近主流技術(shù)、稍有超前，確保設(shè)備的兼容性和可拓展性，在滿足具體調(diào)度監(jiān)控要求的基礎(chǔ)上，減少后續(xù)系統(tǒng)升級產(chǎn)生的成本投入。

2.4 一段沉鈷反應(yīng)終點PH對鈷產(chǎn)品質(zhì)量的影響

結(jié)合上述單因素實驗結(jié)果，第一段沉鈷在反應(yīng)時間4h，反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)終點pH值7.5-7.6，氧化鎂配置濃度5%的條件下，進行平行驗證實驗，試驗結(jié)果見表2。

從表3可以看出，當(dāng)溶液中的鈷離子濃度為1.73g/L時，隨著反應(yīng)溫度的升高，產(chǎn)品中的鈷含量呈緩慢上升趨勢，當(dāng)溫度在40℃時，產(chǎn)品中鈷品位可達35%以上，但產(chǎn)品比重逐漸降低，主要原因隨著溫度的增加，氫氧化鈷的粒度隨反應(yīng)溫度的升高而變小，氫氧化鈷晶粒的成核速率大于其長大速率，導(dǎo)致產(chǎn)品比表面積增加，比重變小。綜合考慮氫氧化鈷產(chǎn)品質(zhì)量及發(fā)運成本，在上述實驗條件范圍內(nèi)，推薦一段沉鈷反應(yīng)溫度控制在40℃左右。

從表2可以看出，反應(yīng)終點pH值控制在7.5-7.6時，隨著反應(yīng)時間的延長，濾液中的鈷含量逐漸降低，產(chǎn)品鈷含量逐漸升高，當(dāng)反應(yīng)時間達到4小時，沉鈷后液的鈷濃度可降低至0.5g/L左右，氫氧化鈷沉淀率可控制在70%左右。考慮基建及設(shè)備費用，反應(yīng)時間推薦4h,產(chǎn)品中含鈷35.93%，濾液含鈷0.53g/L。

2.5 綜合條件試驗

反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)時間4h、氧化鎂配置濃度5%，考察反應(yīng)終點pH值對氫氧化鈷主品位及鎂含量影響，實驗結(jié)果見圖4。

通用土壤流失方程計算得到的土壤侵蝕量為流域年均土壤侵蝕量，而水體懸浮泥沙濃度遙感定量反演獲取結(jié)果的時間分辨率與遙感影像相一致，因此，需要對這二者進行時間尺度上的統(tǒng)一.對水體懸浮泥沙濃度反演結(jié)果求取年平均，以達到時間尺度上的統(tǒng)一，對比結(jié)果見圖4.

從表2可以看出，反應(yīng)時間4h，控制反應(yīng)終點pH值7.5-7.6，氧化鎂配置濃度5%，可得到高品質(zhì)氫氧化鈷，產(chǎn)出氫氧化鈷氫氧化鈷主含量≥35%，鎂含量≤6.5%，滿足銷售要求。

3 生產(chǎn)實踐

根據(jù)試驗優(yōu)化條件，在沉鈷車間開展氫氧化鈷工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)出粗制氫氧化鈷主含量≥35%，鎂含量≤6.5%，滿足銷售要求。工業(yè)生產(chǎn)粗制氫氧化鈷低銅萃余液成分見表3；低萃余液經(jīng)除鐵工段后，主要成分見表4；一段沉鈷后液主要成分見表5；一段沉鈷后所得濾餅經(jīng)烘干后主要成分見表6。

種群的性比是反映種群結(jié)構(gòu)特點的一個重要指標(biāo)，它受該物種的自身遺傳因素和外界環(huán)境的影響［19］。同其他生物一樣，雌雄比例是影響草海云南鰍種群密度大小的重要因素之一。草海云南鰍在不同的繁殖季節(jié)性比不同，總體的雌雄比約等于1∶5，其中7月的性比為 1∶4.71，3 月性比為 1∶5.12。 由這三個比例推知，在草海云南鰍繁殖季節(jié)雄魚比雌魚活躍，在所捕獲的漁獲物中雄魚的數(shù)量較多。雄多雌少的比例充分反映出雄魚主要集中在產(chǎn)卵的地方，與此同時大幅度提高了雌魚受精的幾率，保證后代的數(shù)量，有利于該物種的繁衍。根據(jù)解剖的結(jié)果得知云南鰍雄性的比例較大，雌性的比例相對較小。

4 結(jié)論

低濃度鈷料液（1-2g/L）進行沉鈷生產(chǎn)作業(yè)，通過控制氧化鎂配置濃度5%，反應(yīng)時間4小時，反應(yīng)溫度40℃，反應(yīng)終點pH值7.4-7.6，可得到高品位氫氧化鈷產(chǎn)品，產(chǎn)出粗制氫氧化鈷主含量≥35%，鎂含量≤6.5%。

[1]李靜．鎳鈷冶煉中典型重金屬污染識別與防控對策研究[D]．北京：中國礦業(yè)大學(xué),2015．

[2]劉超,陳甲斌,等．全球鈷資源供需形勢分析[J]．國土資源情報,2020(10)：27-33．

[3]曾憲勤．全球鈷資源供應(yīng)變動趨勢及風(fēng)險分析[J]．中國資源綜合利用,2019,37(7)：86-87．

[4]袁啟奇．中國鈷市場淺談[J]．中國金屬通報,2018(1)：21-23．

[5]周艷晶,梁海峰,李建武,等．鈷資源供需格局及全球布局研究[J]．中國礦業(yè),2019,28(7)：65-69．

[6]張興勛,康錦程,譚希發(fā),等．剛果(金)某銅鈷資源綜合利用生產(chǎn)調(diào)試總結(jié)[J]．有色金屬(冶煉部分),2020(7)：20-25．

[7]鄧永貴,尹少林．利用低活性工業(yè)氧化鎂從低濃度浸出液中制取粗制鈷鹽[J]．工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,2017,4(3)：39-42．

[8]秦汝勇,張穎,黃亞祥,等．兩段沉淀法處理剛果(金)低品位氧化鈷礦制備粗制鈷鹽的研究[J]．中國有色冶金,2019(3)：79-82．

[9]廣東佳納能源科技有限公司,清遠佳致新材料研究院有限公司．一種粗制氫氧化鈷的制備方法：中國,CN107804878A[P]．2018-03-16．

[10]張興勛．從某萃余液除雜后液中回收鈷的試驗研究[J]．礦產(chǎn)綜合利用,2020,4(2)：151-155．