» » Получение чистого кобальта
22.09.2015

Экстракционно-электролизный способ получения чистого кобальта

Способ очистки кобальтового раствора от примесей заключается в обработке его кобальтовым мылом (CoR2, где R — кислотный остаток жирной кислоты СnН2n + СОО-). При этом примеси железа, меди и никеля, содержащиеся в водном растворе, переходят в органическую фазу:
Получение чистого кобальта

В сульфатных средах достигается более глубокая очистка кобальтовых растворов от большинства примесей металлов. Однако в хлоридных растворах, обеспечивающих более высокое качество катодного осадка, не достигается очистки от свинца, кадмия и цинка, которые образуют в этих растворах стойкие анионные комплексы. Поэтому указанные примеси удаляют в ионообменной колонне с помощью анионитной смолы.
При электролизе раствора хлористого кобальта, очищенного экстракцией, присутствие в растворе кобальтового мыла ухудшает качество катодного осадка. Поэтому после экстракционной очистки раствора в него добавляют соляную кислоту (5 экв/л) для перевода кобальтового мыла в хлористый кобальт и регенерации жирной кислоты:
CoR2 + 2HCl = CoCl2 + 2HR.

Образовавшуюся жирную кислоту отделяют и направляют для получения кобальтового мыла. Свободная жирная кислота в пределах ее растворимости в концентрированных кобальтовых растворах (до 1,5 г/л) значительно улучшает структуру кобальта и не повышает содержания углерода.
После разрушения кобальтового мыла раствор направляют на ионообменную очистку от примесей свинца, цинка и кадмия, а затем на электролиз.
Исходным сырьем служит гидроокись кобальта с повышенным содержанием железа, никеля и меди. После растворения в технической соляной кислоте (320 г/л HCl) раствор хлористого кобальта, содержащий 130— 150 г/л Co, 1 г/л Ni, 1 г/л Fe, 0,9 г/л Cu, 0,01 г/л Zn, 0,01 г/л Pb, подается в верхнюю часть экстракционной колонны.
Колонна представляет собой винипластовую трубу, собранную из отдельных царг высотой 22 м, заполненную фарфоровыми кольцами. В верхней и нижней части колонны находятся сепараторы, служащие для расслоения фаз. В нижнюю часть колонны подается кобальтовое мыло (CoR2), которое вследствие меньшей по сравнению с кобальтовым раствором плотностью поднимается, а кобальтовый раствор опускается.
Примеси железа, никеля и меди, содержащиеся в кобальтовом растворе, взаимодействуют с кобальтовым мылом и удаляются с органической фазой. Из нижней части колонны вытекает чистый кобальтовый раствор, содержащий «следы» примесей железа, меди и 2*10в-3 — 5*10в-3 г/л Ni, который поступает в анионитную колонну, где происходит очистка раствора от примеси свинца (до 2*10в-5 г/л) и цинка (до 1*10в-4 г/л).
Чистый кобальтовый раствор нагревают до 60—65° С и подают на электролиз, который проводят в ванне с графитовыми анодами и титановыми катодами, футерованной полиизобутиленом. Плотность тока 350— 400 а/м2, напряжение на ванне 4—5 в. При электролизе выделяется около 1,3 части кобальта, чистота которого достигает 99,98% Co, содержание примесей составляет: до 3*10в-3 % Ni; <2*10в-4 % Cu; 1*10в-3—3*10в-3 % Fe; <1*10в-4 % Pb; 5*10в-4 % Zn; <2*10в-4 % Al; <1*10в-3% Si; 5*10в-3 % С; <1*10в-3 % S и 5*10в-5 % Р.
Анолит, содержащий 2/3 кобальта, поступает в колонну для удаления растворенного хлора, а затем в мылообразующую колонну. В верхнюю часть колонны подается раствор щелочи (200 г/л), а в нижнюю — жирная кислота (HR) — монокарбоновая кислота алифатического ряда.
В мылообразующей колонне протекает реакция
Получение чистого кобальта

Образовавшееся кобальтовое мыло направляют в экстракционную колонну, где протекают реакции (1)-(3).
Для регенерования жирной кислоты примеси железа, меди и никеля, содержащиеся в органической фазе, растворяют в соляной кислоте; при этом протекают реакции:
Получение чистого кобальта

Регенерированная жирная кислота поступает в мылообразующую колонну. На рис. 48 показана схема получения чистого кобальта.
Очистка кобальта зонной плавкой

После зонной плавки чистота кобальта повышается незначительно — с 99,97 до 99,98%. В табл. 22 приведены анализы исходного кобальта и анализ металла после зонной плавки. Зонная плавка кобальта — мало эффективный способ его очистки. Однако свойства кобальта, очищенного зонной плавкой, значительно изменяются. Так, например, твердость кобальта после зонной плавки повысилась с 81 до 249 кГ/мм2, что объясняется изменением ориентации его кристаллов.
Получение чистого кобальта
Получение чистого кобальта