СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГИДРАТА ОКСАЛАТА КОБАЛЬТА (II) Российский патент 2007 года по МПК C07C55/07 C07C51/41 

Описание патента на изобретение RU2295514C1

Изобретение относится к области химической технологии солей металлов с карбоновыми кислотами, в частности к способу получения соли кобальта (II) со щавелевой кислотой (дигидрата оксалата кобальта (II)), который может быть использован для извлечения кобальта (II) из отходов производства кобальтовых покрытий. Продукт, полученный этим способом, может применяться в качестве пигмента, для приготовления катализаторов синтеза неорганических и органических веществ, для получения металлического кобальта и его соединений.

Известен способ получения оксалатов меди (II) и никеля (II), включающий приготовление реакционного водного раствора, содержащего медь (II), никель (II) или оба этих металла (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора (Greenberg В., Sulner A. US 4954265, МПК5 В 01 D 21/01, С 02 F 1/54, опубл. 1990). В качестве источника меди (II) и никеля (II) используют отработанные растворы химического меднения и химического никелирования, а в качестве источника оксалата - щавелевую кислоту, которую берут в избытке по отношению к количеству названных металлов (II). В реакционном водном растворе устанавливают значение рН менее 3,0, предпочтительно 1,0-1,5. Указанный способ не предусматривает получение дигидрата оксалата кобальта (II).

Известны способы получения дигидрата оксалата кобальта (II), основанные на его кристаллизации из раствора, полученного смешиванием водного раствора соли кобальта (II) и раствора оксалата, или из раствора, полученного растворением карбоната кобальта (II) в водном растворе щавелевой кислоты (Реми Г. Курс неорганической химии, Т.2. - М.: Мир, 1974, с.299; Пятницкий И.В. Аналитическая химия кобальта. - М.: Наука, 1965, с.98). Способы основаны на следующих реакциях:

CoCl2+Na2C2O4+2H2O→СоС2O4·2Н2O+2NaCl

CoSO4+(NH4)2C2O4+2H2O→CoC2O4·2Н2O+(NH4)2SO4

СоСО32С2O4+H2O→CoC2O4·2Н2O+Co2.

Недостатком способов является необходимость дополнительных затрат на реагент - соль кобальта (II).

Известен способ получения дигидрата оксалата кобальта (II), основанный на взаимодействии раствора сульфата кобальта (II) и водного раствора щавелевой кислоты при температуре 60-70°С (мольное соотношение реагентов 1,0:2,0) (Корниенко В.П. // Украинский химический журнал, 1957, Т.23, №2, с.159). Способ основан на реакции:

CoSO42С2O4+2H2O→CoC2O4·2Н2O+H2SO4.

Недостатком способа является необходимость дополнительных затрат на реагент - сульфат кобальта (II).

Известен способ получения дигидрата оксалата кобальта (II), включающий приготовление реакционного водного раствора, содержащего кобальт (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора (Алхимов Н.Б. Патент России №2194033, МПК7 С 07 С 53/126, 57/12, С 09 F 9/00, С 08 К 5/098, опубл. 2002). В указанном способе в качестве источника кобальта (II) используют фильтрат после удаления осадка солей кобальта (II) с карбоновыми кислотами (которые получали взаимодействием неорганических солей кобальта (II) и смеси натриевых солей карбоновых кислот), а в качестве источника оксалата используют щавелевую кислоту или оксалат натрия (мольное соотношение реагентов 1,0:(1,1-1,2)). Способ основан на реакциях:

(RCOO)2Co+Н2С2O4+2Н2O→СоС2O4·2H2O+2RCOOH

(RCOO)2Co+Na2C2O4+2H2O→СоС2O4·2H2O+2RCOONa.

Недостатком способа является необходимость дополнительных затрат на реагент - соль кобальта (II).

Известен способ получения дигидрата оксалата кобальта (II), включающий приготовление реакционного водного раствора, содержащего кобальт (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора фильтрованием (Deyrieux R., Berro Ch., Péneloux A. // Bulletin de la Société Chimique de France, 1973, №1, p.25). Для получения дигидрата оксалата кобальта (II) смешивают нагретые до кипения растворы сульфата, нитрата или хлорида кобальта (II) и щавелевой кислоты. Способ основан на реакциях

СоХ22С2O4+2Н2O→СоС2O4·2Н2O+2НХ,

где Х - означает анион серной (1/2 моля), азотной или соляной кислот.

Способ позволяет получить чистый дигидрат оксалата кобальта (II). Недостатком способа является необходимость дополнительных затрат на реагент - соль кобальта (II).

Известен способ получения оксалата кобальта (II), включающий приготовление реакционного раствора, содержащего кобальт (II), воду и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора (Feld M. US 4490298, МПК3 С 07 F 11/00, С 07 F 15/06, опубл. 1984). Для приготовления реакционного раствора в качестве источника кобальта (II) используют уксуснокислый маточный раствор процесса получения ароматических карбоновых кислот окислением алкилбензолов или уксуснокислый экстракт осадка дистилляции от процесса получения терефталевой кислоты окислением п-ксилола, а в качестве источника оксалата используют диметиловый или диэтиловый эфиры щавелевой кислоты. Реакцию проводят при температуре от 50 до 250°С (преимущественно - от 80 до 160°С) и прибавляют от 1 до 4 молей эфира щавелевой кислоты на 1 моль кобальта (II). Способ основан на реакциях

(СН3СОО)2Со+(СН3О)2С2O2+(n+2)Н2O→СоС2O4·nH2O+

2СН3СООН+2СН3ОН

(СН3СОО)2Со+(С2Н5O)2С2O2+(n+2)Н2O→СОС2O4·nH2O+

2СН3СООН+2С2Н5OH.

Способ позволяет получать хорошо фильтрующийся оксалат кобальта (II).

Сведения о чистоте и гидратном составе целевого продукта в данном источнике информации отсутствуют. Недостатком способа по US 4490298 является необходимость дополнительных затрат на реагент - диметиловый или диэтиловый эфир щавелевой кислоты, на нагревание реакционного раствора.

Наиболее близким к заявленному является способ получения оксалата кобальта (II), включающий приготовление реакционного водного раствора, содержащего кобальт (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора и высушивание осадка (Weyls J., Lindemann R.Ch. EP 0429044, МПК5 С 22 В 7/00, С 22 В 3/20, опубл. 1991). В качестве источника кобальта (II) для приготовления реакционного водного раствора используют отработанный электролит гальванического кобальтирования. В качестве реагента, являющегося источником оксалата, используют щавелевую кислоту, которую прибавляют в эквимольном или большем количестве по отношению к количеству металла в жидком отходе производства. Перед прибавлением щавелевой кислоты в растворе устанавливают рН от 0,1 до 8,0 и проводят процесс при температуре от 20 до 100°С. Способ по прототипу не предусматривает использование для получения оксалата кобальта (II) отработанных растворов химического кобальтирования.

При создании заявленного изобретения ставилась задача расширить ассортимент кобальтсодержащих материалов, используемых для получения дигидрата оксалата кобальта (II), при сохранении высокой чистоты и низкой себестоимости целевого продукта, осуществить очистку от кобальта отработанных растворов химического кобальтирования.

Поставленная задача решается тем, что способ получения дигидрата оксалата кобальта (II) включает приготовление реакционного водного раствора, содержащего кобальт (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора и высушивание осадка, и для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника кобальта (II) используют кобальтсодержащий отход производства. Новым в этом способе является то, что в качестве отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, и в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,5), и значение рН от 0,0 до 8,0. Для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника оксалата желательно использовать хотя бы одно вещество из группы, состоящей из щавелевой кислоты, оксалата натрия, оксалата калия, оксалата аммония, или водный раствор, содержащий хотя бы одно вещество из группы, состоящей из щавелевой кислоты, оксалата натрия, оксалата калия, оксалата аммония, с массовой долей вещества в растворе от 5 до 50%. Для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника оксалата можно использовать отходы производства, содержащие хотя бы одно вещество из группы, состоящей из щавелевой кислоты, оксалата натрия, оксалата калия, оксалата аммония. Кристаллизацию целевого продукта предпочтительнее проводить из раствора с температурой от 0 до 30°С или от 70 до 105°С. Если в качестве кобальтсодержащего отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, уксусную кислоту, ацетат натрия, то желательно готовить реакционный водный раствор, содержащий кобальт (II) и оксалат в мольном соотношении, равном 1,0:(0,9-4,5), и имеющий значение рН от 0,0 до 7,5. Если в качестве кобальтсодержащего отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, молочную кислоту, цитрат натрия, то желательно готовить реакционный водный раствор, содержащий кобальт (II) и оксалат в мольном соотношении, равном 1,0:(0,9-3,5), и имеющий значение рН от 0,0 до 6,5. Если в качестве кобальтсодержащего отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, малоновую кислоту, сульфат натрия, то желательно готовить реакционный водный раствор, содержащий кобальт (II) и оксалат в мольном соотношении, равном 1,0:(0,9-4,0), и имеющий значение рН от 0,0 до 8,0. Если в качестве кобальтсодержащего отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий кобальт (II), гидразин, аммиак, то желательно готовить реакционный водный раствор, содержащий кобальт (II) и оксалат в мольном соотношении, равном 1,0:(1,0-3,0), и имеющий значение рН от 1,0 до 7,5. Если в качестве кобальтсодержащего отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий кобальт (II), гипофосфит натрия, фосфит натрия, цитрат натрия, хлорид аммония, аммиак, то желательно готовить реакционный водный раствор, содержащий кобальт (II) и оксалат в мольном соотношении, равном 1,0:(1,0-2,9), и имеющий значение рН от 0,3 до 7,0. Если в качестве кобальтсодержащего отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий кобальт (II), гипофосфит натрия, фосфит натрия, аминоуксусную кислоту, аммиак, то желательно готовить реакционный водный раствор, содержащий кобальт (II) и оксалат в мольном соотношении, равном 1,0:(1,0-2,8), и имеющий значение рН от 0,3 до 6,5.

Способ получения дигидрата оксалата кобальта (II) заключается в смешивании отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего в качестве основных компонентов кобальт (II), восстановитель и продукт его окисления кобальтом (II), лиганд для связывания кобальта (II) в комплекс, и реагента, содержащего оксалат, в таком количестве, которое обеспечивает в реакционном растворе мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,5), прибавлении (при необходимости) кислоты или основания до достижения значения рН от 0,0 до 8,0, кристаллизации дигидрата оксалата кобальта (II) из раствора (при обычной или при повышенной температуре), отделении осадка от раствора, промывании (при необходимости) осадка растворителем и высушивании осадка при обычной или при повышенной температуре.

Способ получения дигидрата оксалата кобальта (II) основан на реакциях, например

Na2[Со(СН3СОО)4]+Н2С2O4+2Н2О→СоС2O4·2H2O+2CH3COONa

+2СН3СООН

Na2[Co(OOCCH2COO)2]+Na2C2O4+2H2O→CoC2O4·2H2O+

2NaOOCCH2COONa

2Na[Co(OOCCH2C(OH)(COO)CH2COO)]+2H2C2O4+H2SO4+4H2O

→2СоС2O4·2H2О+2НООССН2С(ОН)(СООН)СН2СООН+Na2SO4

[Co(NH3)6]SO4+H2C2O4+2H2SO4+2H2O→СоС2O4·2H2О

+3(NH4)2SO4

[Со(NH3)6]Cl22С2O4+6HCl+2Н2O→СоС2O4·2Н2O+6NH4Cl

+2KCl

[Со(NH3)22NCH2СОО)2]+Н2С2O4+2HNO3+2Н2O→

СоС2O4·2Н2O+2H2NCH2COOH+2NH4NO3

[Co(N2H4)2(NH3)4]SO4+(NH4)2C2O4+4H2SO4+2H2O→

СоС2O4·2Н2O+2N2H6SO4+3(NH4)2SO4

Отработанные растворы химического кобальтирования стали, алюминия, сплавов, пластических масс, стекла, керамики являются токсичными отходами производства из-за высокого содержания в них кобальта (II) (Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V-VIII групп /Под ред. В.А.Филова. - Л.: Химия, 1989, с.442). Они содержат в качестве основных компонентов кобальт (II), восстановитель (алкиламино-бораны, борогидрид, дитионит, гидразин, гидразинборан, гипофосфит, формальдегид), продукт окисления восстановителя кобальтом (II), лиганд для связывания кобальта (II) в комплекс (аммиак, этилендиамин, малонат, лактат, тартрат, аминоуксусная кислота, цитрат), а также буферирующие вещества (аммиак и соли аммония, ацетат), вспомогательные вещества (Лататуев В.И., Ганай Г.Н., Денисов А. Д. Металлические покрытия химическим методом. - Барнаул: Алт. кн. из-во, 1968, 208 с. Шалкаускас М., Вашкялис А. Химическая металлизация пластмасс. - Л.: Химия, 1972, с.123. Горбунова К.М., Никифорова А.А., Садаков Г.А. Физико-химические основы процесса химического кобальтирования. - М.: Наука, 1974, 219 с. Садаков Г.А. Гальванопластика. - М.: Машиностроение, 1987, с.55, 62. Гальванотехника. Справочник (под ред. Гинберга А.М., Иванова А.Ф., Кравченко Л.Л. - М.: Металлургия, 1987, с.396. Большаков А.М., Сергеева О.В. и др. // Журнал неорганической химии, 2003, Т.48, №7, с.1216), и имеют состав, например:

Кобальт (II) (в форме сульфата или хлорида)0,5-5 г/лГидразин0,5-3 г/лАммиак50-120 г/л,илиКобальт (II) (в форме хлорида)0,5-4 г/лГидразин0,5-25 г/лАммиак150-250 г/лТиомочевина0,2-2 г/л,илиКобальт (II) (в форме сульфата)0,5-3 г/лДитионит натрия1-8 г/лСульфит натрия3-15 г/лАммиак30-100 г/л,илиКобальт (II) (в форме сульфата, хлорида или ацетата)0,5-3 г/лДиметиламиноборан0,5-4,5 г/лБорная кислота10-40 г/лАцетат натрия10-30 г/лУксусная кислота10-20 г/л,илиКобальт (II) (в форме сульфата)2-6 г/лДиметиламиноборан0,5-2 г/лБорная кислота10-40 г/лМалоновая кислота20-30 г/лСульфат натрия12-16 г/л,илиКобальт (II) (в форме ацетата)3-11 г/лДиметиламиноборан0,5-4 г/лБорная кислота20-40 г/лЦитрат натрия25-35 г/лМолочная кислота20-25 г/л,илиКобальт (II) (в форме хлорида)1-6 г/лГипофосфит натрия3-15 г/лФосфит натрия20-40 г/лЦитрат натрия35-100 г/лХлорид аммония40-50 г/л

Для получения дигидрата оксалата кобальта (II) в реакционном водном растворе необходимо устанавливать оптимальное мольное соотношение кобальт (II): оксалат. Из растворов, в которых на 1,0 моль кобальта (II) приходится менее 0,9 моля оксалата, дигидрат оксалата кобальта (II) в кислой среде выделяется с выходом менее 85%, а щелочной среде из раствора может выделяться целевой продукт, загрязненный другими соединениями кобальта. Из кислых растворов, в которых на 1,0 моль кобальта (II) приходится 0,9 или более молей оксалата, выделяется дигидрат оксалата кобальта (II) с высоким выходом по кобальту (II), но выход целевого продукта по оксалату при большом мольном избытке оксалата снижается, что ведет к непроизводительному расходованию этого реагента. Из нейтральных и щелочных растворов, в которых на 1,0 моль кобальта (II) приходится более 4,5 моля оксалата, дигидрат оксалата кобальта (II) выделяется с пониженным выходом по кобальту (II), что связано с образованием растворимых в воде оксалатокобальтатов (II)

CoC2O4·2Н2O+С2O42-+[СО(С2O4)2]2-+2Н2O.

Следовательно, для получения чистого дигидрата оксалата кобальта (II) с высоким выходом в реакционном водном растворе необходимо устанавливать мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,5). Заданное мольное соотношение кобальт (II): оксалат устанавливают путем растворения в отработанном растворе химического кобальтирования щавелевой кислоты, оксалатов натрия, калия, аммония или путем прибавления водных растворов с массовой долей названных веществ от 5 до 50% в количестве, рассчитанном по результатам анализа отработанного раствора химического кобальтирования на содержание кобальта (II).

Для получения дигидрата оксалата кобальта (II) в реакционном водном растворе необходимо поддерживать оптимальное значение рН. Это связано с тем, что дигидрат оксалата кобальта (II) плохо растворим в воде (Справочник по растворимости, T.1, кн.1. - М. - Л.: Из-во АН СССР, 1961, с.51), но его растворимость возрастает в присутствии сильных кислот (при низких значениях рН раствора)

СоС2O4·2H2О+2H+↔Co2+2С2O4+2Н2О,

а также при высоких значениях рН раствора в присутствии веществ, связывающих кобальт (II) в растворимый комплекс, например аммиака. Поэтому для достижения высокого выхода дигидрата оксалата кобальта (II) необходимо готовить реакционный водный раствор с рН от 0,0 до 8,0. Заданное значение рН в реакционном водном растворе устанавливают путем прибавления к отработанному раствору химического кобальтирования сильных минеральных кислот (предпочтительно серной, азотной, соляной), их водных растворов или оснований (предпочтительно гидроксидов натрия, калия), их водных растворов.

Для получения дигидрата оксалата кобальта (II) в качестве реагента, являющегося источником оксалата, можно использовать растворимые в воде твердые вещества: безводную щавелевую кислоту и дигидрат щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76, ТУ 6-36-0204229-1047-91, средние и кислые оксалаты щелочных металлов (лития ТУ 6-09-04-3-83, натрия ГОСТ 5839-77, ТУ 6-09-09-71-77, калия ГОСТ 5868-78, рубидия ТУ 6-09-04-5-83, цезия ТУ 6-09-04-239-82), оксалат аммония ГОСТ 5712-78, оксалаты метиламмония ТУ 6-09-07-906-77, ТУ 6-09-07-908-77 и другие. Однако предпочтительнее использовать вещества, имеющие невысокую стоимость: щавелевую кислоту, оксалат натрия, оксалат калия, оксалат аммония, что позволяет получать дигидрат оксалата кобальта (II) с более низкой себестоимостью. Для получения дигидрата оксалата кобальта (II) можно использовать не только твердую щавелевую кислоту, оксалат натрия, оксалат калия, оксалат аммония, но и водные растворы этих веществ. Насыщенные при 20°С водные растворы щавелевой кислоты и оксалата калия содержат 8,7 и 26,7% этих веществ соответственно. Более концентрированные водные растворы (до 50%) щавелевой кислоты и оксалатов получают при нагревании до температуры 50-90°С. Растворы, содержащие щавелевую кислоту, оксалат натрия, оксалат калия, оксалат аммония в концентрациях ниже 5%, применять нежелательно, так как это вызывает чрезмерное разбавление реакционного раствора и снижает выход дигидрата оксалата кобальта (II).

Кристаллизацию дигидрата оксалата кобальта (II) из реакционного водного раствора можно проводить при любой температуре от температуры замерзания до температуры кипения раствора. Если проводить кристаллизацию при температуре окружающего воздуха (от 0 до 30°С), то не требуется затрачивать дополнительную энергию, но в этом случае для достижения максимального выхода целевого продукта реакционный водный раствор необходимо выдерживать в течение 0,5-30 суток. Если же проводить кристаллизацию при повышенной температуре (от 70 до 105°С), то минимальная остаточная концентрация кобальта (II) в растворе может быть достигнута уже через 10-60 минут после смешивания реагентов, но проведение процесса в таких условиях требует дополнительных затрат на энергию.

Различные отработанные растворы химического кобальтирования существенно отличаются друг от друга по химическому составу (они содержат разные вещества-восстановители, лиганды для связывания кобальта (II) в комплекс, буферирующие вещества, стабилизаторы раствора), поэтому для каждого вида отработанного раствора химического кобальтирования существуют свои оптимальные условия, при которых дигидрат оксалата кобальта (II) кристаллизуется из реакционного водного раствора с наиболее высоким выходом и без примеси посторонних веществ. Эти оптимальные условия включают оптимальный интервал мольных соотношений кобальт (II): оксалат и значений рН. По экспериментальным данным для получения дигидрата оксалата кобальта (II) из отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, уксусную кислоту, ацетат натрия, оптимальными условиями являются: мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,5), и значение рН от 0,0 до 7,5; для получения дигидрата оксалата кобальта (II) из отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, молочную кислоту, цитрат натрия, оптимальными условиями являются: мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-3,5), и значение рН от 0,0 до 6,5; для получения дигидрата оксалата кобальта (II) из отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, малоновую кислоту, сульфат натрия, оптимальными условиями являются: мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,0), и значение рН от 0,0 до 8,0; для получения дигидрата оксалата кобальта (II) из отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего кобальт (II), гидразин, аммиак, оптимальными условиями являются: мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(1,0-3,0), и значение рН от 1,0 до 7,5; для получения дигидрата оксалата кобальта (II) из отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего кобальт (II), гипофосфит натрия, фосфит натрия, цитрат натрия, хлорид аммония, аммиак, оптимальными условиями являются: мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(1,0-2,9), и значение рН от 0,3 до 7,0; для получения дигидрата оксалата кобальта (II) из отработанного раствора химического кобальтирования, содержащего кобальт (II), гипофосфит натрия, фосфит натрия, аминоуксусную кислоту, аммиак, оптимальными условиями являются: мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(1,0-2,9), и значение рН от 0,3 до 6,5.

Пример 1.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 19,4 г/л, гипофосфита натрия 18 г/л, фосфита натрия 50 г/л, цитрата натрия 37 г/л, хлорида аммония 44 г/л, аммиака 7,5 г/л растворяют при перемешивании 3,5 г моногидрата оксалата калия ГОСТ 5868-78 марки «чда» и прибавляют при перемешивании концентрированную серную кислоту до достижения рН 2,4. Раствор оставляют для кристаллизации на 15 часов при температуре 18-22°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 40, промывают водой и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 99%.

Найдено, %: Со - 31,5; С2O42- - 47,7.

Вычислено для СоС2O4·Н2О, %: Со - 32,21; С2O42- - 48,10.

Пример 2.

К 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией хлорида кобальта (II) 16,2 г/л, гипофосфита натрия 12 г/л, фосфита натрия 55 г/л, цитрата натрия 41 г/л, хлорида аммония 42 г/л, аммиака 8,5 г/л прибавляют 8,0 мл концентрированной соляной кислоты, нагревают раствор до температуры 90-95°С, прибавляют 2,8 г моногидрата оксалата калия ГОСТ 5868-78 марки «ч» и нагревают при той же температуре в течение 20 минут. Через 15 часов осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 100, промывают водой и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 97%.

Найдено, %: Со - 31,9; С2O42- - 47,9.

Пример 3.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 8,3 г/л, гидразина 4,9 г/л, аммиака 80 г/л при перемешивании растворяют 1,54 г дигидрата щавелевой кислоты ТУ 6-36-0204229-1047-91 марки «технический» и в полученный раствор при перемешивании прибавляют концентрированную серную кислоту до достижения рН 1,6. Раствор оставляют для кристаллизации на 20 часов при температуре 20-25°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 40, промывают водой и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 87%.

Найдено, %: Со - 32,0; С2O42- - 47,6.

Пример 4.

К 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией хлорида кобальта (II) 5,4 г/л, гипофосфита натрия 15 г/л, фосфита натрия 60 г/л, аминоуксусной кислоты 27 г/л, аммиака 20 г/л прибавляют при перемешивании 4,0 мл концентрированной серной кислоты, 2,1 г дигидрата щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «ч» и нагревают раствор до слабого кипения в течение 10 минут. Через 2 суток осадок отфильтровывают на бумажном фильтре «синяя лента», промывают водой и высушивают при температуре 130-140°С до постоянной массы. Выход 73%.

Найдено, %: Со - 32,0; С2O42- - 47,8.

Пример 5.

К 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 6,5 г/л, гипофосфита натрия 11 г/л, фосфита натрия 64 г/л, аминоуксусной кислоты 24 г/л, аммиака 18 г/л при перемешивании прибавляют сначала раствор 0,63 г дигидрата щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «ч» в 5 мл воды, затем концентрированную серную кислоту до достижения рН 3,2. Раствор оставляют для кристаллизации на 10 суток при температуре 20-25°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 40, промывают сначала водой, затем этанолом и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 93%.

Найдено, %: Со - 32,1; С2O42- - 48,0.

Пример 6.

К 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 7,8 г/л, диметиламиноборана 0,8 г/л, борной кислоты 18 г/л, уксусной кислоты 15 г/л, ацетата натрия 32 г/л прибавляют 5,0 мл концентрированной серной кислоты и в полученном растворе при перемешивании растворяют 1,8 г моногидрата оксалата аммония ГОСТ 5712-78 марки «ч». Раствор нагревают до слабого кипения в течение 10 минут. Через 3 суток осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 16, промывают сначала водой, затем ацетоном и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 80%.

Найдено, %: Со - 31,6; С2O42- - 47,5.

Пример 7.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 7,6 г/л, диметиламиноборана 0,5 г/л, борной кислоты 21 г/л, уксусной кислоты 16 г/л, ацетата натрия 30 г/л при перемешивании растворяют 1,3 г оксалата натрия ГОСТ 5839-77 марки «хч». Раствор оставляют для кристаллизации на 3 суток при температуре 20-25°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 16, промывают водой и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 88%.

Найдено, %: Со - 32,5; С2O42- - 47,7.

Пример 8.

К 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 7,9 г/л, диметиламиноборана 0,7 г/л, борной кислоты 18 г/л, уксусной кислоты 18 г/л, ацетата натрия 29 г/л при перемешивании прибавляют сначала 6 мл нагретого до температуры 80°С 28%-ного раствора щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «ч», затем 3,0 мл концентрированной соляной кислоты. Раствор оставляют для кристаллизации на 3 суток при температуре 18-20°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 40, промывают водой и высушивают на воздухе при температуре 100-110°С до постоянной массы. Выход 97%.

Найдено, %: Со - 32,0; С2O42- - 48,0.

Пример 9.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией хлорида кобальта (II) 6,5 г/л, диметиламиноборана 0,8 г/л, борной кислоты 21 г/л, уксусной кислоты 19 г/л, ацетата натрия 24 г/л при перемешивании растворяют 1,26 г дигидрата щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «ч». Раствор оставляют для кристаллизации на 5 суток при температуре 18-23°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 16, промывают водой и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 92%.

Найдено, %: Со - 31,9; С2O42- - 48,0.

Пример 10.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 7,8 г/л, диметиламиноборана 1,0 г/л, борной кислоты 22 г/л, уксусной кислоты 17 г/л, ацетата натрия 26 г/л при перемешивании растворяют 0,76 г дигидрата щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «ч». Раствор оставляют для кристаллизации на 20 часов при температуре 0-2°С. Осадок отфильтровывают на бумажном фильтре «синяя лента», промывают водой и высушивают при температуре 130-140°С до постоянной массы. Выход 99%.

Найдено, %: Со - 32,3; C2O42- - 47,4.

Пример 11.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией ацетата кобальта (II) 26,6 г/л, диметиламиноборана 0,7 г/л, борной кислоты 20 г/л, молочной кислоты 21 г/л, цитрата натрия 30 г/л при перемешивании растворяют 2,26 г дигидрата щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «чда». Раствор оставляют для кристаллизации на 4 суток при температуре 20-25°С. Осадок отфильтровывают на стеклянном фильтре ПОР 40, промывают сначала водой, затем ацетоном и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 97,5%.

Найдено, %: Со - 31,8; С2O42- - 47,7.

Пример 12.

В 100 мл отработанного раствора химического кобальтирования с концентрацией сульфата кобальта (II) 13,0 г/л, диметиламиноборана 0,7 г/л, борной кислоты 15 г/л, малоновой кислоты 28 г/л, сульфата натрия 14 г/л при перемешивании растворяют 1,58 г дигидрата щавелевой кислоты ГОСТ 22180-76 марки «ч» и прибавляют 2,0 мл концентрированной серной кислоты. Раствор оставляют для кристаллизации на 2 суток при температуре 20-23°С. Осадок отфильтровывают при пониженном давлении на стеклянном фильтре ПОР 40, промывают водой и высушивают на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Выход 98,6%.

Найдено, %: Со-32,0; С2O42--47,6.

Полученный в примерах 1-12 дигидрат оксалата кобальта (II) представляет собой мелкокристаллическое вещество розового цвета, которое плохо растворимо в воде, муравьиной и уксусной кислотах, диметилсульфоксиде, диметилформамиде, этаноле, ацетоне, тетрахлориде углерода, бензоле, растворимо в сильных минеральных кислотах и водном растворе аммиака, разлагается щелочами.

Приведенные примеры показывают, что заявленный способ позволяет с выходом 99% получить дигидрат оксалата кобальта (II), точно соответствующий формуле СоС2O4·2Н2О. Для получения дигидрата оксалата кобальта (II) заявленным способом используют отработанные растворы химического кобальтирования различного состава, что расширяет ассортимент материалов, применяемых для получения этого вещества, и снижает материальные затраты на получение целевого продукта.

Похожие патенты RU2295514C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСАЛАТА НИКЕЛЯ 2003
  • Афонин Е.Г.
RU2256647C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГИДРАТА ОКСАЛАТА ЦИНКА 2003
  • Афонин Е.Г.
RU2259347C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАГИДРАТА СУЛЬФАТА КОБАЛЬТА(II)-АММОНИЯ 2006
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2314260C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФАТОВ КОБАЛЬТА (II)-АММОНИЯ 2013
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2542287C9
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГИДРАТА ОКСАЛАТА КОБАЛЬТА (II) 2007
  • Пашков Геннадий Леонидович
  • Сайкова Светлана Васильевна
  • Пантелеева Марина Васильевна
RU2384564C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСАЛАТА МЕДИ (II) 2002
  • Афонин Е.Г.
  • Львовский В.М.
RU2234494C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕКСАГИДРАТА СУЛЬФАТА НИКЕЛЯ-АММОНИЯ 2005
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2310610C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИЛОТРИ(МЕТИЛЕНФОСФОНАТОВ)(2-) МЕДИ(II), ЦИНКА(II), НИКЕЛЯ(II), КОБАЛЬТА(II) 2006
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2314313C1
Способ получения дигидрата оксалата железа(+2) из отходов промышленного производства 2015
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2622106C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИС(1-ГИДРОКСИЭТАН-1,1-ДИФОСФОНАТО(2-))КУПРАТА(+2), ЦИНКАТА(+2) И НИКЕЛАТА(+2) ЭТИЛЕНДИАММОНИЯ 2007
  • Афонин Евгений Геннадиевич
RU2352575C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИГИДРАТА ОКСАЛАТА КОБАЛЬТА (II)

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения дигидрата оксалата кобальта (II) и может быть использовано для извлечения кобальта из отходов производства кобальтовых покрытий. Полученный продукт может применяться в качестве пигмента, для приготовления катализаторов синтеза неорганических и органических веществ, для получения металлического кобальта и его соединений. Способ получения дигидрата оксалата кобальта (II) включает приготовление реакционного водного раствора, содержащего кобальт (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора и высушивание осадка, при этом для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника кобальта (II) используют кобальтсодержащий отход производства, а в качестве отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования, и в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0: (0,9-4,5), и значение рН от 0,0 до 8,0. Технический результат - снижение материальных затрат на получение целевого продукта при сохранении его чистоты и высокого выхода, расширение ассортимента кобальтсодержащих материалов, используемых для получения дигидрата оксалата кобальта (II), очистка от кобальта отходов производства. 11 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 295 514 C1

1. Способ получения дигидрата оксалата кобальта (II), включающий приготовление реакционного водного раствора, содержащего кобальт (II) и оксалат, кристаллизацию целевого продукта из раствора, отделение осадка от раствора и высушивание осадка, при этом для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника кобальта (II) используют кобальтсодержащий отход производства, отличающийся тем, что в качестве отхода производства используют отработанный раствор химического кобальтирования и в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,5), и значение рН от 0,0 до 8,0.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника оксалата используют хотя бы одно вещество из группы, состоящей из щавелевой кислоты, оксалата натрия, оксалата калия, оксалата аммония.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника оксалата используют водный раствор, содержащий хотя бы одно вещество из группы, состоящей из щавелевой кислоты, оксалата натрия, оксалата калия, оксалата аммония, с массовой долей вещества в растворе от 5 до 50%.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для приготовления реакционного водного раствора в качестве источника оксалата используют отходы производства, содержащие хотя бы одно вещество из группы, состоящей из щавелевой кислоты, оксалата натрия, оксалата калия, оксалата аммония.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизацию целевого продукта проводят из раствора с температурой от 0 до 30°С.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизацию целевого продукта проводят из раствора с температурой от 70 до 105°С.7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий в качестве основных компонентов кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, уксусную кислоту, ацетат натрия, а в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,5), и значение рН от 0,0 до 7,5.8. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий в качестве основных компонентов кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, молочную кислоту, цитрат натрия, а в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-3,5), и значение рН от 0,0 до 6,5.9. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий в качестве основных компонентов кобальт (II), диметиламиноборан, борную кислоту, малоновую кислоту, сульфат натрия, а в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(0,9-4,0), и значение рН от 0,0 до 8,0.10. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий в качестве основных компонентов кобальт (II), гидразин, аммиак, а в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(1,0-3,0), и значение рН от 1,0 до 7,5.11. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий в качестве основных компонентов кобальт (II), гипофосфит натрия, фосфит натрия, цитрат натрия, хлорид аммония, аммиак, а в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(1,0-2,9), и значение рН от 0,3 до 7,0.12. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что используют отработанный раствор химического кобальтирования, содержащий в качестве основных компонентов кобальт (II), гипофосфит натрия, фосфит натрия, аминоуксусную кислоту, аммиак, а в реакционном водном растворе устанавливают мольное соотношение кобальт (II): оксалат, равное 1,0:(1,0-2,9), и значение рН от 0,3 до 6,5.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2295514C1

ПОЛИМЕРБЕТОННАЯ СМЕСЬ 1972
  • Изобретени В. В. Беглецов, Н. Н. Круглицкий, М. С. Картавое,
  • Э. А. Литвиненко, Л. А. Драгомирецка В. Н. Чернышев, А. Д. Кузнецов, В. И. Итинский В. Е. Тригони
SU429044A1
US 4490298 A
Видоизменение пишущей машины для тюркско-арабского шрифта 1923
  • Мадьяров А.
  • Туганов Т.
SU25A1
US 4490297 A
Видоизменение пишущей машины для тюркско-арабского шрифта 1923
  • Мадьяров А.
  • Туганов Т.
SU25A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОБАЛЬТОВЫХ СОЛЕЙ МНОГОАТОМНЫХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ 2001
  • Алхимов Н.Б.
RU2194033C1
Печь-кухня, могущая работать, как самостоятельно, так и в комбинации с разного рода нагревательными приборами 1921
  • Богач В.И.
SU10A1
US 4908462 A
Насос 1917
  • Кирпичников В.Д.
  • Классон Р.Э.
SU13A1
US 4488999 A
Способ использования делительного аппарата ровничных (чесальных) машин, предназначенных для мериносовой шерсти, с целью переработки на них грубых шерстей 1921
  • Меньщиков В.Е.
SU18A1
Способ окисления боковых цепей ароматических углеводородов и их производных в кислоты и альдегиды 1921
  • Каминский П.И.
SU58A1
Печь для сжигания твердых и жидких нечистот 1920
  • Евсеев А.П.
SU17A1

RU 2 295 514 C1

Авторы

Афонин Евгений Геннадиевич

Даты

2007-03-20Публикация

2005-08-15Подача