我國鈷礦資源稀少,目前主要是采用浸出-萃取-電積的工藝流程回收含鈷廢料中的鈷。

圖:含鈷廢料和硫酸鈷產品
用含鈷廢料生產電子級硫酸鈷的萃取工藝,以p507作為萃取劑對co進行萃取,需進行6級萃取,且p507的價格較貴,使得萃取過程的成本較高。在鈷的萃取過程中目前主要是采用cyanex272、p507或n235作為萃取劑,但這些萃取劑在萃取回收鈷的過程中存在萃取劑成本高、單級萃取率低、萃取級數多、萃取流程長等問題。
p204是一種廉價且應用十分廣泛的酸性含磷類萃取劑,主要成分為二(2-乙基已基)磷酸,目前主要應用于酸性環境下萃取分離釩、鋅、銅、錳等金屬離子。雖然p204能萃取多種金屬離子且價格便宜,但在常規萃取條件下對二價鈷離子的萃取率很低。
將二價鈷離子原液的ph調節到原液變成絮狀懸濁液時,二價鈷離子轉化為堿性的氫氧化鈷沉淀,得到的氫氧化鈷沉淀顆粒很小,在一段時間內會懸浮在溶液中,形成絮狀懸濁液。該絮狀懸濁液具有很高的比表面能和化學反應活性。以p204為萃取劑時,呈酸性的p204與呈堿性且化學反應活性很強的氫氧化鈷會迅速發生萃取反應,有效提高了鈷離子的單級萃取率,且極大縮短了萃取反應時間。此外,由于p204與氫氧化鈷的萃取反應活性很高,萃取反應很徹底,在該萃取反應過程中,僅需少量的萃取劑就能夠保證較高的萃取效率。因此無需使用過量的p204,萃取過程中p204用量較少,節約資源,降低成本。
所以,以廉價的p204為萃取劑,通過改變二價鈷離子原液的ph值,實現二價鈷離子的高效快速萃取,萃取流程簡單、萃取成本低、單級萃取率高、萃取時間短,具有廣闊的應用前景。其工藝流程包括以下步驟:
1)將含二價鈷離子質量濃度為3g/l的二價鈷離子原液用氫氧化鈉調節ph值至10,使二價鈷離子原液成為絮狀懸濁液;
2)以p204為萃取劑,加入磺化煤油后配制出p204體積濃度為10%的萃取有機相;
3)將絮狀懸濁液與萃取有機相混合后進行萃取反應,萃取反應時間為3min、萃取有機相體積與絮狀懸濁液體積之比為1:1;
4)對萃取所得負載有機相進行反萃,反萃條件為:相比(o/a)為6,使用濃度為1mol/l的硫酸進行反萃,反萃時間為12min;
5)反萃所得放入富二價鈷離子溶液用于制備鈷產品;反萃所得的有機相返回萃取過程作為萃取有機相循環使用。
萃取反應的單級萃取率達到94.69%。