Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Особенностью кобальта является то, что значительная часть этого элемента используется в виде различных солей и соединений, стоимость которых достаточно высока, что связано не только с низким содержанием данного элемента в земной коре, но и со способами его получения. Чаще всего для получения солей используют металлический кобальт, который предварительно растворяют в азотной кислоте. Далее из азотнокислых растворов осаждают карбонат кобальта и затем его используют для получения других соединений кобальта. Надежным источником для получения солей кобальта в настоящее время являются концентраты кобальтового производства Кольской ГМК, где из них по экстракционной гидрохлоридной технологии получают очищенный раствор хлорида кобальта. Из растворов хлорида кобальта в год производят 180 т электролитного кобальта, а в дальнейшем запланировано увеличение выпуска металла до 3000 т [1]. С учетом высокого спроса на кобальтовые соли и соединения актуальной задачей является получение из хлоридных растворов также и других солей этого элемента. Ранее была разработана технология производства из растворов хлорида кобальта основного карбоната кобальта(ІІ) [2]. Раствор хлорида кобальта использовали также при получении прекурсора для синтеза синего лессирующего пигмента [3]. Очевидно, что при получении чистых растворов хлорида кобальта они сами могут быть использованы как товарный продукт или для получения реактивных солей хлорида кобальта(ІІ), которые находят применение в химической промышленности, медицине и сельском хозяйстве. С целью получения шестиводной соли CoCl 2 - 6 H2O проводили упарку кобальтовых реэкстрактов, полученных на комбинате «Североникель», до концентрации кобальта ~300 г/л и затем после охлаждения до 8-10°С выпавшие кристаллы отделяли на нутч-фильтре. Для получения безводного дихлорида кобальта упарку вели до начала появления в растворе кристаллов соли, затем раствор охлаждали при работающей мешалке до Т = 60°С и пульпу фильтровали. В результате получали CoCl 2 -2H 2 O. Для удаления оставшейся воды соль дополнительно сушили в вакуумном шкафу при 200°С. Известно, что дихлорид кобальта может быть использован для получения металлического кобальта без использования электрохимических способов, так как при нагревании в токе водорода данная соль способна разлагаться с получением металла. В частности, данный способ использовали в работе [4]для получения особо чистого кобальта из дихлорида марки «осч». Однако предлагаемый способ является очень сложным, характеризуется низкой производительностью, невысоким выходом целевого продукта и не предусматривает утилизацию хлора. Для устранения этих недостатков в соответствии со способом [5] процесс проводили следующим образом. В печь помещали лодочку с дихлоридом кобальта и после нагревания до 100°C подавали сухой азот и далее нагревали до 600-700°C. Выдержка дихлорида кобальта в течение нескольких часов при такой температуре способствовала удалению из него летучих примесей в виде хлоридов Pb, Bi, Ag и Sb, которые при электроэкстракции кобальта разряжаются на катоде совместно с кобальтом. Далее в систему подавали сухой водород, поддерживая температуру процесса в интервале 600-720°C. Восстановление хлорида кобальта вели до окончания выделения хлористого водорода. Полученную губку металлического кобальта охлаждали до комнатной температуры в токе азота или аргона. Хлористый водород, выделяющийся при восстановлении хлорида кобальта по реакции: CoCl 2 + H 2 = Co + 2HC1, улавливали водой, охлажденной до температуры 5-10°C, что позволяло получать концентрированный раствор соляной кислоты. Получение соляной кислоты в данном способе является важным моментом, так как этот реагент вынуждены закупать и завозить для переработки в АО «Кольская ГМК» из-за пределов Мурманской области. Пропускание хлористого водорода непосредственно через пульпу кобальтового концентрата, очевидно, позволило бы получать сразу концентрированные хлоридные растворы и уменьшить выпарку. Помимо хлорида и карбоната кобальта в промышленности находят широкое применение и другие соли этого элемента. Например, сульфат кобальта применяется в электролитах кобальтирования, в качестве пигмента в стекольной и керамической промышленности, а также как микроудобрение для подкормки растений и для предпосевной обработки семян. Ацетат кобальта находит применение в производстве красок, лаков и катализаторов. С целью использования для получения солей вместо металлического кобальта растворов его хлорида были проведены исследования экстракционной конверсии хлорида в другие растворимые соли кобальта. Метод экстракционной конверсии заключается в извлечении металла катионообменным экстрагентом с последующей реэкстракцией его соответствующей кислотой или путем анионообменной экстракции ионов хлора с заменой их в растворе, например, на сульфат-ионы. В качестве экстрагентов использовали: ди-2-этилгексилфосфорную кислоту (Д2ЭГФК), марки “техническая” отечественного производства (г. Волгоград), содержащую > 65 % основного вещества; ди-(2,4,4- триметилпентил)фосфиновую кислоту (торговая марка Cyanex-272) производства фирмы «Cytec» (Канада), содержащую 85-90% основного вещества; каприловую (н-октановую) кислоту и триоктиламин (ТОА) производства (Китай) с содержанием более 95% основного вещества. Для приготовления экстракционных смесей применяли разбавитель - Escaid 100. В качестве разбавителя и модификатора для ТОА использовали смесь алифатических спиртов С 8 и С 10 . Исходные водные растворы с необходимой концентрацией кобальта готовили из раствора хлорида кобальта, полученного при гидрохлоридной переработке кобальтового концентрата комбината «Североникель», состава, г/л-1: Co - 112; Ni - 0.01; Fe, Mn, Cu <0.005. Опыты по экстракции и реэкстракции осуществляли в градуированных пробирках с притертыми пробками при температуре (20.0 + 0.5°С) в течение 5 мин, что было достаточно для установления равновесия. Требуемые соли получали после реэкстракции кобальта соответствующими кислотами: HNO 3 , CH 3 COOH, H 2 SO4. Непрерывные противоточные испытания по получению растворов солей проводили на лабораторном каскаде экстракторов. 137