11.10.2019
Обустроить чердачное помещение с комфортом несложно, сложнее обеспечить там достаточно света. Если вы хотите обзавестись окном на...


11.10.2019
Blockchain признана одной из прорывных информационных технологий нашего времени. Более 8 лет истории этой сети неразрывно связаны...


11.10.2019
Для любого предприятия, которое использует в работе различные машины, важной составляющей бесперебойной деятельности считается...


10.10.2019
Современный рынок недвижимости в Москве переполнен предложениями. Тут можно свободно купить квартиры различной площади в центре...


10.10.2019
Профлист – универсальный износостойкий материал. Кровельный профнастил используется при создании крыши, стеновой при возведении...


10.10.2019
Теперь совместить отдых с долгосрочной инвестицией стало проще. Воспользовавшись услугами специалистов, можно приобрести не...


Получение окиси кобальта

23.07.2019

Окись кобальта, поступающая в производство твердых сплавов, состоит из смеси закиси CoO и окиси Co2O3 кобальта, которую получают из металлического кобальта или из технической гидроокиси кобальта Co(OH)3.

Крупные месторождения кобальтовых руд имеются в Конго (со столицей Киншаса), Замбии, Канаде и на Кубе. Кроме того, имеются и мелкие месторождения кобальтовых руд.

Различают три главных типа кобальтовых руд:

1. Мышьяково-кобальтовые руды — главные минералы скуттеридит (CaAs3) и смальтин (Co, Ni) As3.

2. Сульфидные кобальтовые руды, содержащие минералы меди, железа и никеля.

В сульфидных рудах кобальт содержится в виде примеси. Например, в минерале петландит (NiFe)S2 содержится от 0,5 до 3% Co. Наиболее часто встречается примесь кобальта в пирите FeS2 от десятых долей процента до 3%. В некоторых сульфидных рудах никелю сопутствует медь в виде халькопирита (Cu, Fe)S2 и примеси кобальта.

Обычно в таких сульфидных рудах содержится от 0,3 до 5,5% Ni, до 2,5% Cu и до 0,2% Co.

3. Окисленные кобальтовые руды содержат кобальт в виде минерала асболана m(Co, Ni)О*MnО2*MH2О, состоящего из окислов кобальта, никеля и марганца. Часто в окисленных кобальтовых рудах асболан сопутствует силикатам никеля и магния. Минералы этого типа носят названия гарниерита и ревдискита. Обычно содержание никеля в окисленных рудах составляет 0,9—1,5%, кобальта до 0,15%. В окисленных рудах содержится также железо в виде гидратированных окислов.

Для получения кобальта в промышленности используют руды кобальтовых или кобальтово-медных месторождений либо попутно извлекают его из руд никелевых месторождений, где кобальт является постоянной примесью. Содержание кобальта в собственно кобальтовых и кобальтово-медных месторождениях составляет до 1%, а при попутной добыче — до десятых и даже сотых долей процента.

Металлургия сульфидных медно-никелевых руд, содержащих кобальт, во многом сходна с пирометаллургией меди. Руды с суммарным содержанием больше 5% меди и никеля считаются богатыми; их подвергают непосредственной плавке. Бедные руды поступают на обогащение. Руды и концентраты плавят с целью получения медно-никелевого штейна (сплав сульфидов железа, меди, никеля и кобальта). Расплавленный штейн продувают в конвертере, добавляя кварц. Остатки железа, окисляясь, шлакуются кварцем Основной продукт конвертерного передела представляет собой сплав сульфидов меди, никеля и кобальта, который называется файнштейном. Файнштейн поступает на переработку для извлечения меди, никеля и кобальта.

Рентабельные способы обогащения окисленных руд пока не разработаны. Руды направляют на металлургическую переработку. Основная трудность извлечения никеля и кобальта из окисленных руд заключается в отделении их от железа.

Наиболее распространенный в настоящее время способ переработки окисленных никель-кобальтовых руд, содержащих железо, основан на различии сродства железа и никеля к кислороду и сере. При плавке этих руд в результате добавки гипса, никель и кобальт переходят в сульфиды. Получающийся штейн представляет собой сплав сернистых соединений CoS, NiS, FeS, при этом основная масса железа удаляется со шлаком. Полученный никелевый штейн содержит до 65% Fe, которое далее отделяют от никеля продувкой жидкого штейна в конвертере. При конвертировании железо окисляется и шлакуется добавляемым в конвертер кварцем.

Получаемый белый никелевый штейн (файнштейн) поступает для дальнейшей переработки на никель. Конвертерный шлак богат никелем и его возвращают в рудную плавку. Кобальт при продувке в конвертере шлакуется вместе с остатками железа в конце процесса. Эту часть шлака собирают отдельно и пускают на переработку с целью извлечения кобальта в виде технической гидроокиси кобальта.

Сырьем для получения порошка металлического кобальта для производства твердых сплавов в США, в ФРГ и в Бельгии служит металлический кобальт «технический» в виде ранделей или гранул.

Для получения порошка кобальта в производстве твердых сплавов в России используют чистую окись кобальта, получаемую из металлического кобальта, а чаще всего из технической гидроокиси кобальта.

В США и ГДР металлический кобальт растворяют в азотной кислоте, а в России — в соляной кислоте. В США нитрат кобальта не очищают от примесей.

В России кислые растворы хлористого кобальта, полученные из металлических гранул, нейтрализуют до нейтральной реакции по метил-роту. Раствор продувают воздухом для окисления закисного железа, а для полной гарантии окисления после продувки добавляют пергидроль (Н2О2). Для очистки от железа в растворы добавляют кальцинированную соду до слабощелочной реакции. Железо выпадает в виде гидроокиси железа и основных солей. Раствор после отстаивания железосодержащих осадков фильтруют. В случае повышенного содержания марганца (более 0,1%) для очистки от него в раствор добавляют гипохлорит натрия NaOCl.

Оксалат кобальта (щавелевокислый кобальт) С0С2О4 готовят следующим путем. Раствор хлорида кобальта, очищенного от железа и марганца, нагревают до 80° С. К нагретому раствору, чтобы предотвратить выпадение содержащегося в растворе незначительного количества железа, добавляют сухую «чистую» щавелевую кислоту (Н2С2О4). Реакционную смесь перемешивают, после чего в раствор, содержащий кобальт, добавляют до полноты осаждения сухой оксалат аммония (NН4)2C2О4. После окончания осаждения оксалата кобальта отстоявшийся маточный раствор декантируют, а осадок оксалата кобальта перемещают на нутч-фильтр, где промывают несколько раз горячей дистиллированной водой или конденсатом пара. Промытый оксалат кобальта анализируют спектральным методом на содержание кальция и натрия При повышенном содержании указанных примесей промывку оксалата кобальта продолжают. Отмытый оксалат кобальта осушают на центрифуге, а затем досушивают и прокаливают при 350—400° С до получения однородного, мягкого, черного порошка окиси кобальта.

Порошок окиси кобальта должен отвечать следующим техническим условиям:

Насыпная масса порошка не выше 0,75 г/см3.

Другим сырьем для получения окиси кобальта является техническая гидроокись кобальта. Гидроокись кобальта предварительно восстанавливают при температуре 600—700° С в муфельных электрических печах сажей или водородом. Постепенно продвигают через муфель печи механическим толкателем чугунные контейнеры (лодочки), наполненные гидроокисью кобальта. Спекшаяся восстановленная масса металлического кобальта растворяется соляной кислотой при подогреве в железном реакторе, стенки которого футерованы диабазовой плиткой. Полученный при этом раствор хлористого кобальта отстаивают и сливают в горячем виде в железный гуммированный котел. Затем раствор нейтрализуют кальцинированной содой. Для удаления примесей железа раствор продувают сжатым воздухом при добавке перекиси водорода, при этом железо выпадает в осадок. Раствор хлористого кобальта снова отстаивают и фильтруют. Щавелевокислый кобальт, а из него окись кобальта получают так же, как и окись кобальта из гранул металлического кобальта.

Из-за низкого содержания кобальта в рудах пирометаллургические методы переработки их весьма сложны и трудоемки, поэтому затраты на кобальт являются одной из основных статей расходов в себестоимости производства твердых сплавов.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна