[发明专利]一种含高钙离子硫酸钴溶液的浓缩结晶工艺

说明书

本发明涉及一种含高钙离子硫酸钴溶液的浓缩结晶工艺，所述工艺包括以下步骤：步骤1：亚硫酸钴的合成；步骤2：高钙离子硫酸钴溶液浓缩结晶；步骤3：浓缩母液中钙的去除。该技术方案浓缩用的硫酸钴溶液中钙要求范围大，该技术方案中母液不再返回萃取工序除钙，节省成本，提高产能。

技术领域

本发明涉及一种浓缩结晶工艺，具体涉及一种含高钙离子硫酸钴溶液的浓缩结晶工艺，属于新能源动力电池正极材料制备技术领域。

背景技术

电池级硫酸钴晶体对杂质钙的要求很高，通常要求其含量0.001％以下，要求更严格的甚至在0.0005％以下，由于硫酸钙是微溶于水的、溶解度很小，所以对生产硫酸钴晶体用的硫酸钴溶液中的钙离子浓度必须在0.01g/L以下，超过这个标准，硫酸钴溶液经过浓缩后，在降温结晶过程中，由于同离子效应，钙离子会以硫酸钙的形式与硫酸钴一同结晶出来，造成钙超标。但是一般P507钴萃取线产出的硫酸钴溶液钙离子浓度在0.003g/L左右，这样的溶液经过3～4次浓缩之后，母液中的钙离子浓度就能达到0.01g/L，这种溶液就不能再使用了，只能再返回去萃取车间重新使用P204萃取除钙、之后再P507萃钴，而处理1立方返回的母液需要液碱1.3～1.5吨，硫酸0.5～0.7吨，平均每生产一吨硫酸钴晶体，就会产生此类母液0.1～0.2立方，这就增加了硫酸钴的生产成本，且无形之中占了萃取的产能。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种含高钙离子硫酸钴溶液的浓缩结晶工艺，该技术方案在经过浓缩后的硫酸钴溶液在结晶过程中，在氮气气氛下，加入亚硫酸钴溶液，使钙与亚硫酸根结合形成亚硫酸钙，亚硫酸钙是溶于水的、溶解度很大，所以不会因为同离子效应再与硫酸钴同结晶出来，溶液中的钙离子浓度达到2g/L以上，也能保证硫酸钴晶体中的钙在0.0005％以下。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种含高钙离子硫酸钴溶液的浓缩结晶工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤1：亚硫酸钴的合成；

步骤2：高钙离子硫酸钴溶液浓缩结晶；

步骤3：浓缩母液中钙的去除。

作为本发明的一种改进，步骤1：亚硫酸钴的合成；具体如下：

11)桨化碳酸钴：反应槽内投加碳酸钴及纯水，碳酸钴与纯水的比例为1:5～1:6，控制桨料中的钴浓度在80～100g/L之间，桨化1～2小时；

12)向反应槽内通入二氧化硫气体(二氧化硫通气管插至槽底部10～20cm处)，二氧化硫的通入速度在0.2～0.5m³/min,待碳酸钴完全溶解后，停此通气,溶液待用。

作为本发明的一种改进，步骤2：高钙离子硫酸钴溶液浓缩结晶，具体如下：

21)把硫酸钴溶液蒸发浓缩，浓缩温度100～105℃，待比重到1.56～1.60，停止浓缩，打入结晶槽降温冷却；

22)待温度降到85～90℃，向结晶槽内通入氮气，通入时间为30～60min，把槽内空气吹掉，防止槽内空气把亚硫酸钴氧化；

23)向结晶槽内泵入亚硫酸钴溶液，泵入的体积为槽内钙总量的10～20倍，使溶液中的钙形成亚硫酸钙；

24)继续在氮气保护的条件下冷却至30～35℃，此时只析出形成硫酸钴晶体，而溶液中的钙以亚硫酸钙的形式，其溶解度很大，不会结晶析出；

25)离心脱水，离心机转速1250转/min，离心时间10～15min；

26)离心出的硫酸钴晶体，在空气中放置12～18h,使晶体中少量的亚硫酸钴被空气氧化成硫酸钴，之后再包装作为产品，而离心的母液另作处理。