СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛИ КОБАЛЬТА (II) Российский патент 1995 года по МПК C01G51/00 

Изобретение относится к области получения химических реактивов технологического назначения, а именно солей кобальта, применяемых в промышленности для производства красок и эмалей, катализаторов, аккумуляторов.

Известны способы получения солей кобальта путем растворения металлического кобальта или его окисла в соответствующей минеральной кислоте: в Н₂SO₄ или НCl [1] в НNO₃ в присутствии восстановителя [2]
Недостатки указанных способов выделение агрессивных и взрывоопасных газов, дефицит и дороговизна сырья.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения солей кобальта, включающий обработку технического гидроксида Со(III) кристаллической щавелевой кислотой, в качестве восстановителя вводимой в пульпу Со(ОН)₃ до образования твердого продукта, с последующим его растворением в соответствующей минеральной кислоте. При этом обеспечивается очистка раствора получаемой соли от примесей цветных, щелочных и других металлов [3]
Недостатком способа является высокая себестоимость продукции вследствие, с одной стороны, невозможности получения соли кобальта реактивной квалификации с высокой степенью извлечения продукта при использовании в качестве исходного сырья кобальтсодержащих отходов промышленных производств (в том числе производства органических веществ), а с другой, дефицитности используемого восстановителя щавелевой кислоты.

Предлагается способ получения солей кобальта (II), включающий обработку кобальтсодержащего сырья восстановителем с последующим растворением продукта в минеральной кислоте, где в качестве исходного сырья используют технический оксид кобальта (II, III) или твердые отходы кобальтпотребляющих производств. Восстановление ведут активированным углем при t (400-600)^оС. Растворение продукта в минеральной кислоте осуществляют при мольном отношении Со^II [H⁺] 1 (1,4-1,8) с последующим введением в полученный раствор гидроксида Со(III) и фильтрацией суспензии. Гидроксид кобальта (III) вводят из расчета (1,0-1,2) моль на 1 моль Fe в растворе. Использование активированного угля и предлагаемая температура обеспечивают восстановление трехвалентных соединений кобальта и разложение органических примесей.

Создаваемое в процессе растворения продукта рН среды (3-4) способствует адсорбции примесей металлов на поверхности нерастворившегося оксида Со и не полностью выгоревшего в заявляемых условиях (t 400-600^оС) активированного угля, как на коллекторах и, таким образом, эффективной очистки раствора соли Со уже на стадии растворения исходного сырья. Введение гидроксида Со(III) обеспечивает дополнительную очистку раствора от Fe^II, переводимого в осадок в виде гидроксида железа (III). Образовавшуюся суспензию фильтруют, твердый остаток направляют в голову процесса.

Заявляемая совокупность признаков обеспечивает комплексную очистку продукта от примесей металлов, органических и др. нерастворимых примесей и получение солей Со (II) реактивной квалификации.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволит:
исключить применение дефицитного восстановителя (щавелевой кислоты);
значительно расширить сырьевую базу производства при использовании в качестве сырья технических оксидов Со (II, III) или различных твердых отходов кобальтпотребляющих производств, что позволит снизить себестоимость продукции;
обеспечить возможность создания замкнутого цикла производства.

П р и м е р 1. Готовят смесь 40 г кобальтового кека с содержанием 43 мас. Со³⁺ и 1,8 г активированного угля. Смесь усредняют и нагревают до 550^оС. После охлаждения восстановленный оксид кобальта (II), взятый в виде суспензии, растворяют в 23 мл концентрированной серной кислоты (ρ 1,83 г/см³) (Со²⁺ H⁺ 1 1,5) с последующим введением в реакционную смесь 0,13 г Со(ОН)₃. Суспензию перемешивают и фильтруют. Нерастворимый остаток возвращают на растворение, а фильтрат упаривают, кристаллизуют и выделяют готовый продукт СоSO₄ ˙ 7H₂O, в котором определяют содержание примесей.

Последующие примеры выполнялись аналогично, менялись исходное сырье (табл.1) и параметры проведения процесса. Данные опытов приведены в табл.2.

Выход за оптимальные значения температуры восстановления, а также изменение соотношения Со²⁺ Н⁺ в сторону увеличения количества Со²⁺приводят к снижению степени извлечения продукта. Кроме того, повышение содержания исходного кобальта сверх заявляемого количества приводит к образованию плохо фильтруемой суспензии.

Изменение мольного соотношения Со²⁺ H⁺ в сторону уменьшения количества кобальта Со(П) приводит к ухудшению качества продукта за счет неполной очистки от примесей. Введение оксида кобальта (III) осуществляют в оптимальном количестве, необходимом для восстановления Fe^III, содержащегося в суспензии (1-1,2 М на 1 М Fe). Уменьшение количества кобальта (III) приводит к загрязнению продукта примесями, увеличение количества Со(III) сверх оптимального нецелесообразно. При этом использование в качестве кобальтсодержащего компонента технического оксида кобальта (II, III) или твердых отходов кобальтпотребляющих производств в предлагаемых режимах позволит снизить себестоимость продукции.

Использование: для получения солей кобальта II применяемых в промышленности для производства красок и эмалей, катализаторов, аккумуляторов. Сущность изобретения: соли кобальта получают путем обработки технического оксида кобальта II, III или твердых отходов кобальтпотребляющих производств активированным углем при 400-600°С с последующим растворением продукта в соответствующей минеральной кислоте при молярном отношении Co(II):H⁺=1:(1,4-1,8), введением в полученный раствор гидроксида кобальта из расчета (1,0 1,2) моль Co(OH)₃ на 1 моль Fe в растворе и фильтрацией суспензии. Способ позволяет расширить сырьевую базу производства при использовании в качестве сырья технического оксида кобальта II, III и отходов кобальтпотребляющих производств, что позволит снизить себестоимость продукции. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛИ КОБАЛЬТА (II), включающий обработку кобальтсодержащего сырья восстановителем и последующее растворение продукта в соответствующей минеральной кислоте, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют технический оксид кобальта (II,III) или твердые отходы кобальтпотребляющих производств, в качестве восстановителя - активированный уголь, причем обработку ведут при 400-600^oС, а растворение продукта в минеральной кислоте осуществляют при молярном соотношении СО(II):Н⁺=1:(1,4-1,8) с последующим введением в полученную суспензию гидроксида кобальта (III) и фильтрацией ее. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроксид кобальта в суспензию вводят в количестве 1,0-1,2 моля на 1 моль содержащегося в растворе железа.