一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法技术

本发明专利技术提供一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法，提出了一种适用于从高杂质硫酸钴溶液中运用离子交换树脂进行一步法吸附富集钴工艺的减少新水用量方法。所述方法通过对洗涤后液的二次利用、采取解析液进行树脂洗酸、省去水洗碱等工艺手段，节省了新水使用，降低了外排废水量，同时也简化了原工艺中复杂的管理切换操作。复杂的管理切换操作。复杂的管理切换操作。

【技术实现步骤摘要】
一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法


[0001]本专利技术属于冶金生产
，涉及一种离子交换树脂处理钴盐溶液的方法，尤其涉及一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法。

技术介绍

[0002]电池级硫酸钴产品的生产原料多为铜钴矿湿法冶炼中间产品粗氢氧化钴、镍冶炼中间产出物经硫酸还原酸浸得到的高杂硫酸钴溶液。用高杂硫酸钴溶液生产电池级硫酸钴产品的过程中，主要杂质元素为钙、镁、铜、锌、锰、铁，杂质元素的含量因原料的不同而存在高低差异。目前，生产企业主要选择萃取法和树脂吸附法工艺。
[0003]萃取法的一般工艺过程为：原料浸出溶解
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浸出液萃取净化除杂
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萃取提取并富集钴，浸出液净化除杂顺序则为：铁
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铜
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钙
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锰
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锌
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镁，除杂后的溶液采用萃取法提取并富集钴，使得钴与溶液中的钠、硅及阴离子氯、磷等分离，最终得到满足产品生产质量标准要求的钴盐溶液，钴盐溶液蒸发结晶便得到最终产品。此工艺生产成本较高，受制于原料成本和现有终端售价的两方面挤压，目前钴盐生产厂家的利润率很低，钴产业链各个环节的生产积极性普遍不高。
[0004]针对萃取法生产工艺流程长、净化成本高的技术难点，部分厂家进行了树脂吸附法的大量研究。近年来，随着聚合胺羧基技术在离子交换树脂中的成熟嫁接应用，对重金属离子的螯合能力，以及对Cu/Ni/Co/Zn/Fe的相对选择性分离系得到极大地提升，多种金属元素混合的溶液通过单个流程即可方便的加以分离。基于树脂技术的突破，同时结合原料中杂质元素的含量特征，选择大吸附饱和容量、高选择性的吸附树脂，可一步法从高杂质溶液体系中提取并富集钴，通过解析吸附树脂得到纯净的硫酸钴溶液，从而省去原生产工艺流程中冗长的溶液净化除杂流程和因溶剂萃取而导致的多级除油工序。
[0005]目前，离子交换技术没有能够大规模的应用于湿法冶炼的主要原因是，工业化生产中，离子吸附树脂通常填装在树脂柱中，多树脂柱进行并联与串联连接，每个树脂柱从吸附到解析再生后的二次吸附，需经过吸附
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水顶洗
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解析
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水洗
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再生
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水洗六个步骤过程。在实际生产过程中，树脂柱的反复洗涤将产生大量的外排废水需要处理，从而增加了工艺运行成本，这就使得离子交换技术难以在大规模的湿法冶金生产领域中广泛应用。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法，所述方法极大地节省了新水使用，降低了外排废水量，同时也简化了原工艺中复杂的管理切换操作；且所述方法工艺流程短、金属直收率高，无新试剂消耗，无新杂质元素引入。
[0007]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)对含有杂质的硫酸钴溶液进行pH调节，得到待吸附液；
[0010](2)采用树脂柱对所述待吸附液进行吸附处理，至所述树脂柱吸附饱和，得到饱和树脂柱；
[0011](3)使用水对步骤(2)所述饱和树脂柱进行洗涤，收集洗涤后液并调节pH至碱性，固液分离得到水解沉淀物以及碱性滤液；
[0012](4)使用硫酸对步骤(3)洗涤后的所述树脂柱进行解析，得到成品硫酸钴溶液；
[0013](5)使用步骤(4)所述成品硫酸钴溶液对所述树脂柱进行洗酸处理，得到洗酸后液，所述洗酸后液用于配置解析剂用于步骤(4)所述解析；
[0014](6)使用步骤(3)所述碱性滤液对所述树脂柱进行再生处理，得到再生树脂以及再生后液；
[0015]步骤(3)所述水解沉淀物以及步骤(6)所述再生后液用于步骤(1)对所述含有杂质的硫酸钴溶液进行pH调节；
[0016]步骤(6)所述再生树脂用于步骤(2)所述吸附处理。
[0017]本专利技术中，将树脂柱吸附后进行洗涤的洗涤后液加碱调pH后用于树脂柱再生，产生的水解沉淀物和碱性的再生后液与原料溶液合并。由于高杂质含量的硫酸钴溶液为原料酸浸出液，溶液中有约10g/L的残酸；因此，碱性的再生后液和水解沉淀物并入原料溶液中，可中和残酸并使得溶液pH达到吸附前要求的3.5～4.0。这种工艺改进将省去使用新水配置再生碱液所需的新水量，同时节省了高杂硫酸钴溶液中和残酸的碱耗。
[0018]本专利技术中，采用树脂柱解析后得到的硫酸钴溶液对树脂柱进行洗酸处理，洗酸后液与解析后得到的硫酸钴溶液合并的工艺措施。树脂解析后，树脂空隙中残留有酸性解析剂，采用解析后的成品硫酸钴溶液进行洗酸，置换空隙中的解析剂为解析液；因解析液酸度低，不含有其它杂质，因此几乎不会对后续碱再生工序造成影响，不影响全工艺的指标要求。同时，洗酸后液并入解析液进入成品液，也不会引入杂质离子，不影响成品液后序进行蒸发结晶。
[0019]本专利技术中，由于控制用于树脂柱再生碱性滤液的pH为7.5～8.0的弱碱性，再生后的树脂空隙中，碱残留较少，控制进入吸附段的高杂硫酸钴溶液pH为3.5～4.0，即可中和空隙中的残碱，且不影响树脂吸附饱和容量，吸附过程也无水解物产生。因此，本专利技术方法提出碱再生后的树脂，不再进行水洗碱，直接进行吸附的技术改进措施。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述调节pH至3.5～4.0，如3.6、3.7、3.8或3.9等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述吸附处理中待吸附液的流速为15～25BV/h，如16BV/h、17BV/h、18BV/h、19BV/h、20BV/h、21BV/h、22BV/h、23BV/h或24BV/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述树脂柱的出液的钴离子浓度不高于0.02g/L时所述树脂柱吸附饱和。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)所述洗涤中水的用量为1～2BV，如1.1BV、1.2BV、1.3BV、1.4BV、1.5BV、1.6BV、1.7BV、1.8BV或1.9BV等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，所述洗涤中水的流速为1～3BV/h，如1.2BV/h、1.5BV/h、1.8BV/h、2BV/h、2.2BV/h、2.5BV/h或2.8BV/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的
数值同样适用。
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(3)所述调节pH至7.5～8.0，如7.6、7.7、7.8或7.9等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减少离子交换树脂应用过程中新水用量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对含有杂质的硫酸钴溶液进行pH调节，得到待吸附液；(2)采用树脂柱对步骤(1)所述待吸附液进行吸附处理，至所述树脂柱吸附饱和，得到饱和树脂柱；(3)使用水对步骤(2)所述饱和树脂柱进行洗涤，收集洗涤后液并调节pH至碱性，固液分离得到水解沉淀物以及碱性滤液；(4)使用硫酸对步骤(3)洗涤后的所述树脂柱进行解析，得到成品硫酸钴溶液；(5)使用步骤(4)所述成品硫酸钴溶液对所述树脂柱进行洗酸处理，得到洗酸后液，所述洗酸后液用于配置解析剂用于步骤(4)所述解析；(6)使用步骤(3)所述碱性滤液对所述树脂柱进行再生处理，得到再生树脂以及再生后液；步骤(3)所述水解沉淀物以及步骤(6)所述再生后液用于步骤(1)对所述含有杂质的硫酸钴溶液进行pH调节；步骤(6)所述再生树脂用于步骤(2)所述吸附处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述调节pH至3.5～4.0。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述吸附处理中待吸附液的流速为15～25BV/h；优选地，所述树脂柱的出液的钴离子浓度不高于0.02g/L时所述树脂柱吸附饱和。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述洗涤中水的用量为1～2BV；优选地，所述洗涤中水的流速为1～3BV/h。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述调节pH至7.5～8.0。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述硫酸的浓度为10～20wt％。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永刚，黄善富，林曲坚，
申请(专利权)人：上海锦源晟新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：