粗制氢氧化钴提纯工艺的改进方案

粗制氢氧化钴提纯工艺的改进方案

孙洪佳

吉林亚融科技股份有限公司 吉林省磐石市红旗岭镇 132300

摘要：随着电池材料新项目的建设完毕，钴价上涨、压缩企业新产品利润空间。为提高企业的利润空间，提升企业的核心竞争力，采用后向一体化站略，利用公司在产品上的优势，从直接外购成品硫酸镍作生产原料，改变为自行处理原矿，产出高纯硫酸镍、钴、锰溶液，用做电池材料的生产，该举措立竿见影，使成本有所下降。本文主要针对用粗制氢氧化钴这类高钴原料，来弥补镍原料中钴含量低的不足，可有效缓解企业原料紧张问题，有效释放三元新产品的产能，为企业提升利润空间所进行的工艺改造。

关键词：粗制氢氧化钴、硫酸钴、化学净化、工艺改造

1. 工艺改进依据

1.1根据原料全分析结果，通过实验室实验：

1.1.1原料溶解，在酸浸[1]的同时考虑尽可能减少辅料消耗。提高有价金属浸出率，尽可能地将其它杂质抑制在渣中。

1.1.2工艺除杂、化学法初步净化、萃取[2]深度提取、产出合格液体产品。

1.2此生产工艺的主要设计原则如下：

1.2.1工艺先进，技术简单、成熟，所选择的工艺路线合理。

1.2.2对原料适应性强，能适应多种原料的处理。

1.2.3投资省，建设周期短，见效快.

1.2.4设备[3]选择要符合当地条件，要求实用、耐用、易于操作和维修简便。在满足生产要求的基础上，尽量选择国产设备[4]，以尽可能降低投资费用；

1.2.5充分考虑国家对环境保护和安全卫生的要求，采用污染[5]最小、环境友好的生产工艺，

把对环境的影响降至最低。

1.3 基础金属价格依据

氢氧化钴的原料价格，均为企业提供的LME价格，生产产品价格为长江交易所价格和销售公司提供的价格为准。

1.4成本估算的材料价格依据

成本钴算涉及的各种材料及辅助材料价格，以企业当年颁发的材料计划价格为主要依据，并且与实际价格进行部分核对，凡低于实际价格均予以上调后作为计算价格，凡高于实际价格的均以计划价为准，但总的变动量极小，基本上为95%年计划价。

1.5金属回收率依据

硫酸钴的回收率：按实验的直收率计算，一段浸出钴直收率99%，二段净化钴直收率85%。萃取分离的直收率为99.4%。

2、工艺改进项目建设条件

2.1区域位置

本企业位于吉林省磐石市红旗岭镇，距离沈吉铁路线磐石火车站35公里，从磐石有公路进红旗岭，也有铁路专线进厂区，交通方便，公司具有多年的生产历史，有完整的生产、生活、服务体系。

2.2气候

本地区年平均气温4.2℃，极端最高气温33.5℃，极端最低气温-40.8℃，一月份平均气温-17.8℃，七月份平均气温22.7℃。

年平均降雨量900mm，年相对湿度63.6%，主导风向SSW。

冬季最大冻土深度1.7m。

地震设防烈度6度。

2.3工程地址与水文地址

该地区属松花江冲积平原，低丘陵区，大部分地势平缓，根据过去建筑中已有工程地质资料，此地无不良地质现象。

该地区水资源丰富，目前吉林亚融科技股份有限公司用水取自松花江支流浑发河，已建成了完整的供水管网。

地下水属重碳酸盐淡水，地下水对混凝土无侵蚀性。

2.4大气环境

该地区执行GB3095-2012中二级标准

2.5供水

本企业外部水源为松花江支流浑发河地表水，水资源充沛，枯水期平均流量为16.1m³/s

公司已建成了输水管线、净水厂及给水管网。本项目用水量不大，供水满足需要。

2.6原料依据

粗制氢氧化钴成分分析

2.7工艺方案选择

本项目对粗制氢氧化钴的处理方式进行了比较（称方案一和方案二）

方案一 工艺流程：

粗制氢氧化钴用浓硫酸及辅料还原溶解，矿浆经固液分离后，滤渣进库，滤液进行化学净化，采用硫化钠、氟化钠、高锰酸钾除去锌、镉、钙、镁、铁、锰，使其沉入净化渣中，溶液中仅存钴离子。通过P507萃取，萃余液进入废水处理系统，产出硫酸钴反萃液经超声除油合格后，送球镍车间使用。

方案二工艺流程

粗制氢氧化钴用浓硫酸及辅料还原溶解，矿浆经固液分离后，滤渣进库，滤液进行化学净化，除去铁，使其沉入净化渣中，溶液中钴与杂质进入P204萃取系统。除去锰、锌、镉、钙。通过P507萃取[6]，镁离子从萃余液进入废水处理系统，产出硫酸钴反萃液经超声除油合格后，送球镍车间使用。

对于方案一，采用一段浸出，二段净化，由于在净化工序去除主要杂质（5~6种），会引进大量的辅料，产出的氟化钙、氟化镁渣较细，单独过来非常容易透滤，含氟废水对环境也会产生不利影响，回调pH值较高，使局部过碱沉钴，造成钴的损失，总浸出率仅有70%左右，渣率10%，而且含水较高，回收率也随之降低，鉴于当前的钴金属的高价格，不有力于降低成本。

对于方案二，采用一段浸出，二段净化除铁[7]，P204除锰杂，从前期数据中可以看出，铜、铁、钙、锌、锰指标下降幅度较大，去除效果良好。利用P507钴镁分离的作用，可以使上道工序带过来的镁从萃余液中排掉，以保证产出硫酸钴成品液的指标；可以满足后续生产要求。有机相可以反复使用，渣率5%。所以从提纯成本上看，方案二还是比方案一具有较高的成本优势。由此选择方案二作为项目改造的生产工艺。

2.8产品方案

主产品为：硫酸钴溶液

本项目是以粗制氢氧化钴为原料，生产硫酸钴，采取工艺除杂，镍钴分离[8]，回收有价金属钴金属，从而也实现了钴产品的自给自足。

3、工艺技术方案

3.1本次技术改造所采取的工艺技术方案

粗制氢氧化钴用浓硫酸及辅料还原溶解，矿浆经固液分离后，滤渣进库，滤液进行化学净化，除去铁，使其沉入净化渣中，溶液中钴与杂质进入P204萃取系统。除去锰、锌、镉、钙。通过P507萃取，镁离子从萃余液进入废水处理系统，产出硫酸钴反萃液经超声除油合格后，送球镍车间使用。

3.2工艺技术方案论证

面对原料组成的不断变化，工艺论证主要是指提升钴金属产量方面,工艺除杂、合理完善工艺，所以不论采用哪种原料结构，改造都势在必行。

硫酸钴利润=收入一商品产品成本-管理费用-销售费用-税金及附加-财务费用

(硫酸钴生产成本=商品成本)

硫酸钴四项费用=管理费用+销售费用+税金及附加+财务费用

3.3主要原辅材料需求量

3.4主要辅助材料来源及价格

3.5效益分析

本次改造涉及的主要内容是用粗制氢氧化钴生产硫酸钴，提高主产品硫酸钴产品质量，同时回收有价金属锰，也提高系统的自动化程度。

该项目在工艺除杂，提高产品质量的同时回收有价金属[9]，不但增加了公司的经济效益，不但对工艺技术指标的有效控制提供了保障，而且减轻工人的劳动强度，污水排放进行了有效的治理，具有巨大的社会效益。

4、结论

4.1本项目改造后拓宽了企业含钴原料来源[10]，用粗制氢氧化钴这类高钴原料，来弥补镍原料中钴含量低的不足，可有效缓解公司原料紧张问题，有效释放三元新产品的产能，为公司提升利润空间。

4.2通过改造可以充分利用原料车间闲置的设备设施，提高设备利用率，提升生产效率，进一步降低生产成本，提高市场竞争力。

4.3使原料处理的工序布局更加合理，此次改造，使高镍低钴原料和高钴低镍原料有各自独立的处理系统，解决原料投放比例问题、工艺走向问题。

4.4本项目采有萃取除杂，提高主产品的质量，同时回收有价金属产品，不但具有主产品原

有的抗风险能力和提高产品品质量后的抗风险能力做保障，降低成本消耗具有一定的抗风险能力。此项目的成功对公司稳定长远发展起到重大作用。

5、参考文献

[1]孙佩极主编.冶金化工过程及设备.北京：冶金工业出版社，1980.

[2]马荣骏.萃取冶金.北京：冶金工业出版社.2009.

[3]时均，汪家鼎，余国琮，陈敏恒.化学工程手册（上卷）.第2版.北京：化学工业出版社.1996.

[4]郭年祥.有色冶金化工过程及设备.第2版.北京：冶金工业出版社.2008.

[5]朱屯.萃取与离子交换.北京：冶金工业出版社.2010.

[6]陈家镛，杨守志，柯佳骏，毛铭华编著.湿法冶金的研究与发展.北京：冶金工业出版社.1998.

[7] 杨显万，邱定蕃.湿法冶金. 北京：冶金工业出版社.2001.

[8] 付崇说.湿法冶金原理. 北京：冶金工业出版社.1984.

[9] 罗庆文主编.有色冶金概论. 北京：冶金工业出版社.1986.

[10] 王志魁，刘丽英，刘伟.化工原理.第4版. 北京：化学工业出版社.2010.

[作者简介] 孙洪佳（1987- ）女，吉林亚融科技股份有限公司助理工程师，主要从事湿法冶金、电池材料前处理工作。