专利名称：萃取箱制作方法

技术领域：

本实用新型涉及一种萃取箱。

背景技术：

锂电池正极材料在煅烧前，如果前道工序的氯化钴或硫酸钴中含有有机杂质，会导致最终产品晶体结构差、密度低、电池容量低等缺点。 钴作为锂电池正极材料加工的原料，是工业上使用的钴矿石的主要形式。 因此，如何获得具有良好加工性能的高纯度钴盐已成为研究人员的重要研究课题。 。 钴盐的制备工艺通常是将含钴矿产品或回收废料，经过破碎、酸浸、除杂、萃取、反提、除油、精制等工序，制备成纯氯化钴或硫酸钴等。 锂电池材料的基础。 大量专利和文献仅报道了不同萃取剂的性质以及酸浸后溶液中多种金属离子共存时如何利用萃取进行有效分离。 目前，国内外钴制品加工行业早已认识并掌握。 采用该技术时，常见的做法是先使用某种牌号的萃取萃取分离酸浸混合物中的铜、锰、铁、铝、锌等杂质，然后再使用其他类型的萃取萃取钴。实现钴与镍的萃取。 有效分离。 我们知道，几乎所有用于萃取剂和溶剂油本身都是有机物质。 萃取过程中不可避免地会发生与水相的混溶和夹带。 然而，如何消除反萃钴盐溶液中的微量钴盐溶液呢？ 对于有机物，相关报道关注甚少。 在实际生产应用中，工厂常采用活性炭来吸附去除钴溶液中的有机物（即去除有机物）。 这种去除有机物的方法成本高、效率低、再生困难，而且钴盐同时被吸附，难以回收，导致钴回收率低。 废弃的活性炭污染环境。 除油后的钴溶液中有机物含量大于20ppm。 ，无法满足锂电池材料行业的生产需求，迫切需要采取有效措施解决这一问题。

实用新型内容本实用新型提供了一种萃取箱，用于萃取去除钴溶液中的有机物，操作简单，消耗低。 萃取箱包括电机、搅拌器、滤板和箱体。 箱体由上部相连的混合室和澄清室组成。 混合室下部设有溶液入口，底部设有溶剂入口。 搅拌器位于混合室中。 ，并电连接至电机。 过滤板垂直固定在澄清室的底部。 澄清室分为左、右两部分。 右侧澄清室靠近混合室。 右澄清室底部有溶剂出口。 左澄清室上侧有溶剂出口。 有溶液出口，其高度不高于滤板顶部。 滤板的高度可以根据萃取溶液的速度来确定。 作为一种优选的方案，所述混合室包括主混合室和至少一个副混合室。 主混合室位于最外侧（即远离澄清室的一侧）。 主混合室和副混合室并排设置。 每个初级或次级混合室都配备有与电机电连接的搅拌器。 溶剂入口和溶液入口分别位于主混合室的底部和下部。 每个二级混合室的底部均设有底阀。 显然，多个搅拌器可以连接到同一电机，也可以分别连接到多个电机。 当使用上述萃取箱萃取去除钴溶液中的有机物时，将萃取所用的溶剂和酸浸、萃取、反萃取步骤得到的氯化钴母液通过溶剂入口加入到混合室中分别进入混合室和澄清室的上部连接点，混合均匀后，自然地从混合室和澄清室的上部连接点溢流到澄清室的右侧部分。 这里夹带的溶剂会很快沉降到澄清室的底部，因为它的密度远大于钴溶液，而钴溶液会上浮并穿过滤板。 经过滤分离后，进入澄清室左侧自然沉降，然后由溶液出口流出。 钴溶液中可能含有的微量溶剂小滴被滤板5分离并沉降在澄清室底部，从而得到有机物含量低于10ppm的钴。 解决方案。

采用两个或多个并联的混合室可以使混合更加均匀，进一步提高萃取效率。 适宜的搅拌速度为150-，优选。 右澄清室中沉降的溶剂可从底阀排出，继续用于上述萃取步骤。 所述溶剂包括萃取萃取，萃取剂为1-溴-3-氯丙烷、三氯化碳、四氯化碳或1-溴-2-氯乙烷。 作为改进，溶剂中还含有固体环烷酸钴，固体环烷酸钴的质量为萃取剂质量的0.01％～0.1％，优选为0.01％～0.015％。 申请人通过研究发现，仅使用1-溴-3-氯丙烷、三氯化碳、四氯化碳或1-溴-2-氯乙烷作为溶剂即可将钴盐溶液中的有机物含量从35ppm以上降低。 降低到10ppm以下，但经过测量发​​现，去除有机物后的钴溶液几乎都含有微量的上述萃取剂，且萃取含量不太稳定； 添加0.005%、0.01%、质量比为0.02%、0.05%、0.的固体环烷酸钴作为稳定剂后，在相同条件下除去有机物，稳定剂含量小于0.01%添加。 有机质含量通常为2.8 -6 。 5ppm波动，钴溶液中残留的萃取剂难以完全消除。 随着稳定剂添加量的逐渐增加，情况逐渐好转。 当添加量达到0.01%时，处理后的钴液含油量可达1. 5-4. 5ppm，溶液中残留萃取剂含量极少，无法检出。

此时钴溶液完全可以满足锂电池正极材料的生产需求。 但固体环烷酸钴价格较高，为了节省成本不宜添加过多。 上述萃取箱结构紧凑，操作方便。 使用本实用新型可实现连续化、自动化生产，省时省力。 溶剂一次配制，可重复使用，连续运行一年以上仍能保持去除有机物的效果。 当从溶液出口流出的溶液有机物含量过高时，可直接关闭溶液入口、出口和溶剂入口。 静置后，打开萃取箱底部的所有底阀和溶剂入口，排出下层的浅黄色溶剂。 通过分馏再生。 本实用新型萃取所用溶剂在去除有机物的过程中消耗量低。 配制好后，可连续使用一年以上去除钴溶液中的有机物，将有机物含量降至10ppm以下。 同时，更换后的溶剂经过真空分馏处理后仍可回收利用，非常环保。 钴溶液是通过众所周知的酸浸、萃取和反萃取步骤获得的。 优选以氢化钴矿或含钴合金废料为原料，用硫酸浸出。 酸浸后的萃取步骤是现有技术。 优选的方案如下：P204对酸浸出的水溶液进行萃取，所得萃余液与P507接触分离得到有机相。 从钴矿或含钴回收料中酸浸得到钴溶液（如氯化钴、硫酸钴、硝酸钴）的具体步骤如下： 1、将氢化钴矿通过球磨机研磨至80-120目，最好是120目。 。 2、浸出按照液固比3.0-3.6进行，反应温度80-90℃，还原浸出条件下反应2.5-6.0小时，优选4.0小时。 炉渣经钴含量合格后应过滤。 机械固液分离，收集滤液。

3、除铁时，根据滤液中Fe2+含量添加0.25～0.40倍量（优选0.3倍量）的氯酸钠，在80～95℃（优选85℃）温度下反应时间20至45分钟。 (优选30分钟)，在终点pH值3.5-3.8条件下除铁，压滤固液分离后收集滤液备用。 4、去除钙、镁。 将除铁后的过滤液泵入反应罐，加入钙、镁离子总浓度3.5～6.0倍（优选4倍量）的氟化钠除去钙、镁，并保持温度。 65-85℃(优选80℃)，pH值4.0-5.5(优选5.0)，反应约1.5-3.0小时(优选2.5小时)，压滤固液分离后，收集滤液。 5、P204萃取除杂：将除去钙、镁后的溶液通过P204萃取液，进一步除去铜、锰、锌、铁等元素，净化钴溶液。 P204萃取液由P204和溶剂油组成，其中P204的体积百分比浓度为18％～28％，优选25％，通常使用260#溶剂油。 6、P507钴萃取：将P204萃余液通过P507萃取液萃取溶液中的钴离子。 P507萃取液由P507和溶剂油组成，其中P507的体积百分比浓度为18％～28％，优选为25％。 溶剂油一般采用260#溶剂油。 7、反萃取：将配制好的盐酸与负载钴的P507有机相在萃取箱中反应。 萃取的溶液为含有不少于30ppm油状有机物的氯化钴溶液（此时，如果用配制好的硫酸进行反应萃取，产生的溶液为硫酸钴溶液；硝酸钴用配制好的硫酸反萃取）硝酸）。

上述钴溶液可以通过以下步骤得到钴盐，可用于锂电池的生产。 1、除去有机物，将溶剂加入萃取箱中，将反萃的氯化钴母液与箱内溶剂混合，萃取，自然沉降2分钟后，得到有机物含量小于等于的精制氯化钴溶液。在水相出口处可得到10ppm。 2、结晶：精制氯化钴溶液真空加热浓缩后，冷却、结晶、过滤、干燥得到晶体。 本实用新型结构紧凑、操作方便。 可实现连续化、自动化生产，省时省力，保证萃取溶剂与待提纯物质的最大接触面积，加快萃取速度，快速有效去除氯化钴。 脱脂后的钴盐溶液中油和其他有机物的含量在10ppm以下。 无固体废物，成本低，效率高。 去除有机物后的钴盐作为加工锂电池正极材料的原料。 满足电池材料有机含量低的要求。

图1是本实用新型所使用的萃取箱的结构示意图。

详细方式

以下实施例所采用的萃取箱结构如图1所示，包括电机1、搅拌器3、滤板5和箱体。 箱体由上部连通的混合室4和澄清室6组成。 混合室4侧面的下部设有溶液。 入口2、搅拌器3位于混合室4内，与电机1电连接。过滤板5为纤维团聚板(聚丙烯中空纤维制成，孔径30-50微米；浙江亿永科技有限公司，有限公司；品牌名称PP，设有出液口7，出液口7不高于滤板5的顶部，滤板5的高度可根据萃取液的速度来确定，混合室4包括初级混合室和二级混合室并排设置，初级混合室位于外侧，即远离澄清室的一侧，初级混合室和次级混合室均设有与电机电连接的搅拌器3 1、主混合室底部设有溶剂入口8，副混合室底部设有底阀9 萃取箱尺寸为5. 6m*2. 6m* 1. 2m；混合室尺寸为1. 4m* 1. 2m* 1. 2m； 澄清室尺寸为3. 9m* 1. 2m* 1. 2m； 滤板 1. 2m* 1. 0m*0. 0085米。 以下实施例中采用酸浸、萃取、反萃取步骤得到的氯化钴溶液(以下简称氯化钴母液)的制备步骤如下： 1、将氢化钴矿(非洲刚果)球磨将金；氧化钴原矿；含钴5. 0%-12%)用球磨机研磨至粒度120目。

2、浸出按液固比3.3加入98%浓硫酸，反应温度80-90℃，还原浸出条件下反应4.0小时。 当钴渣中钴含量低于2%时，将其通过压滤机。 固液分离收集滤液。 3、除铁测定滤液中Fe2+含量为：滤液中加入60ppm氯酸钠，除铁温度85℃，反应时间30分钟，终点pH值为3.5～ 3.8、经过滤器固液分离后，收集滤液备用。 分别测定除铁过滤后的含钴滤液中钙离子和镁离子的含量。 4、去除钙、镁。 将除铁后的过滤液泵入反应罐，加入氟化钠除去钙、镁，保持温度80℃，pH 5.0反应2.5小时。 通过压滤机。 固液分离后收集滤液。 5、P204萃取除杂：除去钙、镁后的溶液通过P204萃取剂，进一步除去铜、锰、锌、铁等元素，净化钴溶液。 P204萃取剂由P204和溶剂油组成，其中P204的体积百分比浓度为25%（即P204与溶剂油的体积比为4×12），溶剂油为260#溶剂油。 6.用P507提取钴。 将P204萃余液以5dm3/S的流速通过P507萃取剂萃取溶液中的钴离子。 P507萃取剂由P507和溶剂油组成，其中P507的体积百分比浓度为25％(即P507与溶剂油的体积比为4×12)，溶剂油为260#溶剂油。

7、反萃取：将浓度为3M的盐酸与负载钴的P507有机相在萃取箱中以10dm3/S的流速进行反应。 提取的溶液为含有39ppm油状有机物的氯化钴母液。 净化氯化钴溶液的工艺操作流程如下。 以180转/分的搅拌速度，将溶剂与氯化钴母液（pH值1.5-2.5，温度不大于35℃）分离，通过溶剂入口8将溶液入口2泵入混合室4（混合室）并与溶剂混合。 经过主、副混合室进行二次萃取，溢流至澄清室6右部，沉降，经滤板5过滤分离，进入澄清室6左部，流动沉降后从溶液出口7排出。 氯化钴母液的流入速度为1. 8-2. 0m3/h，控制溶剂的流入速度，使混合室中溶剂与氯化钴母液的体积比为1 3.0-1 3. 5。流出速度与流入速度基本相同速度。 实施例1的溶剂由0.17kg固体环烷酸钴和1.0m 1-溴-3-氯丙烷混合得到(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.01％)。 溶剂与母液的体积比为1×3.3。 以180转/分钟的搅拌速度，将溶剂和氯化钴母液（pH值1.5-2.5，温度不大于35℃）通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，通过后溢流经主、副混合室进行二次萃取后，进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离后进入澄清室6左部，沉降后从溶液出口7流出。

氯化钴母液流入速度为1.8m3/h，流出速度与流入速度基本相同。 所得氯化钴溶液的有机物含量为2.3ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到后，得到的氯化钴溶液有机物含量为3.4ppm。 当流出的氯化钴溶液有机物含量达到6.5ppm时，从萃取箱排出物中萃取箱0.98m3的含油溶剂进行再生。 再生时，在温度76℃、压力-0.0%下蒸馏，冷凝后收集，得1-溴-3-氯丙烷0.94m3。 实施例2溶剂由0.24kg固体环烷酸钴和1.0m 1-溴-3-氯丙烷混合得到(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.015%)，溶剂母液的体积比为1: 3.0 。 搅拌速度为180转/分，将溶剂和氯化钴母液(pH值1.5-2.5，温度不大于35℃)通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合均匀，输送经主、副混合室二次萃取，溢流至澄清室6右侧，经滤板5沉降、过滤分离后，进入澄清室6左侧，从溶液中流出沉降后从出口7排出。 氯化钴母液流入速度为1.9m3/h，流出速度与流入速度基本相同。

所得氯化钴溶液的有机物含量为1.9ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到后，得到的氯化钴溶液有机物含量为2.9ppm。 实施例3溶剂由0.225公斤固体环烷酸钴和1.0m 1-溴-3-氯丙烷混合得到(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.014%)，溶剂母液的体积比为1 3.5 。 以180转/分的搅拌速度，将溶剂和氯化钴母液（pH值1.5-2.5，温度不大于35℃）通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，通过后溢流经主、副混合室进行二次萃取后，进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离后进入澄清室6左侧，沉降后从出液口7流出。氯化钴母液流入速度为1.8m3/h，流出速度与流入速度基本相同。 所得氯化钴溶液的有机物含量为3.lppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到后，得到的氯化钴溶液有机物含量为3.7ppm。 实施例4的溶剂由0.22公斤固体环烷酸钴和1.0m 1-溴-3-氯丙烷混合得到(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.014％)，溶剂母液体积比为1 3.5 。

以180转/分的搅拌速度，将溶剂和氯化钴母液（pH值1.5-2.5，温度不大于35℃）通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，通过后溢流经主、副混合室进行二次萃取后，进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离后进入澄清室6左侧，沉降后从出液口7流出。氯化钴母液流入速度为2.0m3/h，流出速度与流入速度基本相同。 所得氯化钴溶液的有机物含量为4.2ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到后，得到的氯化钴溶液的有机物含量为4.9ppm。 实施例5的溶剂为0.225kg固体环烷酸钴与1.0m 1-溴-3-氯丙烷混合得到(固体环烷酸钴质量百分比浓度为0.014%)，溶剂母液体积比为1: 3.0 。 以180转/分的搅拌速度，将溶剂和氯化钴母液（pH值1.5-2.5，温度不大于35℃）通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，通过后溢流经主、副混合室进行二次萃取后，进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离后进入澄清室6左侧，沉降后从出液口7流出。氯化钴母液流入速度为1.8m3/h，流出速度与流入速度基本相同。

所得氯化钴溶液的有机物含量为2.7ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到后，得到的氯化钴溶液有机物含量为3.5ppm。 实施例6的溶剂由0.22kg固体环烷酸钴和1.0m三氯化碳混合得到(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.014％，应折算为0.015％)。 溶剂母液的体积比为1∶3.5。 搅拌速度为180转/分，将溶剂和氯化钴母液(pH值2-3，温度不大于30℃)通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，得经过主、辅混合室进行二次萃取，溢流进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离，进入澄清室6左部，沉降后从溶液出口7流出。氯化钴母液流入速度为1.8m3/h，流出速度与流入速度基本相同。 所得氯化钴溶液的有机物含量为8ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到110m3后，得到的氯化钴溶液有机物含量为8.4ppm。 实施例7的溶剂由0.24kg固体环烷酸钴和1.0m四氯化碳混合得到(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.015％)，溶剂母液的体积比为1～3.0。

搅拌速度为180转/分，将溶剂和氯化钴母液(pH值2-3，温度不大于30℃)通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，得经过主、辅混合室进行二次萃取，溢流进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离，进入澄清室6左部，沉降后从溶液出口7流出。氯化钴母液流入速度为1.8m3/h，流出速度与流入速度基本相同。 所得氯化钴溶液的有机物含量为5ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到110m3后，所得氯化钴溶液的有机物含量为5.3ppm。 实施例8的溶剂为0.17kg固体环烷酸钴和1.0m 1-溴-2-氯乙烷(固体环烷酸钴的质量百分比浓度为0.01%)混合得到，溶剂母液的体积比为1 3.5。 以180转/分的搅拌速度，将溶剂和氯化钴母液（pH值1.5-3.0，温度不大于40℃）通过溶液入口2泵入混合室4，与溶剂搅拌混合，通过后溢流经主、副混合室进行二次萃取后，进入澄清室6右侧部分沉降。 经滤板5过滤分离后进入澄清室6左侧，沉降后从出液口7流出。氯化钴母液流入速度为2.0m3/h，流出速度与流入速度基本相同。 所得氯化钴溶液的有机物含量为5.5ppm。 上述溶剂经澄清室底阀排除后，无需再生，可继续用于上述萃取工艺中处理氯化钴母液。 处理后的氯化钴母液总量达到110m3后，所得氯化钴溶液的有机物含量为5.9ppm。

一种萃取箱，其特征在于，包括电机、搅拌器、滤板和盒体。 箱体由上部相连的混合室和澄清室组成。 混合室下部设有溶液入口，底部设有溶剂入口。 搅拌器位于混合室内并与电机电连接。 过滤板垂直固定在澄清室的底部。 澄清室分为左、右两部分。 右澄清室靠近混合室，右澄清室底部有溶剂出口。 左澄清室的上侧有一个溶液出口，溶液出口不高于滤板的顶部。

2.根据权利要求1的萃取箱，其中混合室包括一个主混合室和至少一个二次混合室，主混合室位于最外侧，主混合室和二级混合室是平行的对彼此。 每个主或次级混合室配备了电动连接到电动机的搅拌器。 溶剂入口和溶液入口分别位于主混合室的底部和下部。 每个次级混合室的底部都有一个底部阀。

3.权利要求2的萃取箱，其中混合室包括一个主要的混合室和二次混合室。

专利摘要实用程序模型提供了一个萃取箱用于在钴溶液中萃取和去除有机物，并具有简单的操作和低消耗。 萃取箱包括电动机，一个搅拌器，一个过滤板和一个盒子车身。 盒子主体由混合室和上部连接的澄清室组成。 混合室的下部配备了溶液入口，底部配备了溶剂入口。 搅拌器位于混合室中。 ，并且电动连接到电动机。 过滤板垂直固定在澄清室的底部。 澄清室分为左右部分。 右澄清室靠近混合室。 右澄清室的底部有一个溶剂出口。 左澄清室的上侧有一个溶剂出口。 有一个溶液出口，不高于滤板的顶部。 上述萃取箱具有紧凑的结构，易于操作，并且可以实现连续和自动化的生产，从而节省了时间和精力。 当从溶液出口流出的溶液的有机物含量太高时，关闭溶液入口，出口和溶剂入口。 放开后，在萃取箱底部打开所有底部阀门和溶剂入口，以便可以放出下层的浅黄色溶剂。 分级再生后。

文档编号C22B3/

出版日期：2011年1月12日提交日期：2010年5月26日优先日期：2010年5月26日

发明家张·艾奎（Zhang ），niu 申请人： Co.，Ltd.

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