钴氧化物无氨草酸沉淀热分解制备新工艺研究

1 概述 1

1.1 钴及其化合物简述 1

1.1.1 钴及其化合物的性质 1

1.1.2 钴及其化合物的应用 3

1.1.3 钴资源状况 4

1.1.4 钴生产消费现状 6

1.2 钴氧化物粉体制备的研究现状 8

1.2.1 溶液直接沉淀法 8

1.2.2 溶胶-凝胶法 9

1.2.3 水热合成法 10

1.2.4 喷雾热解法 11

1.2.5 化学沉淀—热分解法 12

1.2.6 其他制备方法 12

1.3 钴氧化物工业生产现状 13

1.3.1 工业生产实践 13

1.3.2 工业生产存在的问题 18

1.3.3 含氨工业废水处理现状 19

1.4 研究背景及研究思路 20

1.4.1 研究目的和意义 20

1.4.2 研究的主要内容 20

2 金属离子草酸沉淀体系热力学平衡分析 22

2.1 引言 22

2.2 Me 2＋-C2O2/4￣-CI￣-H2O体系热力学行为 22

2.2.1 热力学基本数据 22

2.2.2 计算方法原理及数学模型 27

2.2.3 各金属浓度对数与pH值关系 33

2.2.4 各金属在溶液中存在形式分析 38

2.2.5 各金属热力学行为分析比较 43

2.3 不同添加剂对沉淀体系的影响 44

2.3.1 热力学数据 44

2.3.2 热力学分析及结果讨论 46

2.4 不同钴盐-草酸体系热力学分析 51

2.4.1 热力学数据 51

2.4.2 热力学分析及结果讨论 53

2.5 本章小结 57

3 无氨草酸沉淀法制备草酸钴实验研究 59

3.1 引言 59

3.2 实验方案 59

3.2.1 实验原料及试剂 59

3.2.2 实验方法和装置 60

3.2.3 分析检测方法 60

3.3 实验结果与讨论 60

3.3.1 钴盐体系的影响 60

3.3.2 加料方式的影响 63

3.3.3 反应物浓度的影响 67

3.3.4 沉淀剂过量系数的影响 70

3.3.5 反应温度的影响 72

3.3.6 加料速度的影响 74

3.3.7 添加剂的影响 76

3.3.8 超声强化的影响 78

3.3.9 钴溶液初始pH值的影响 81

3.4 优化条件实验及产物性能表征 83

3.4.1 沉淀产物物相分析 84

3.4.2 沉淀产物的粒度及其分布 84

3.4.3 沉淀产物的化学组成及松装密度 84

3.4.4 沉淀产物的微观形貌 85

3.5 本章小结 86

4 草酸钴后处理过程研究 88

4.1 引言 88

4.2 草酸钴产品洗涤干燥行为研究 88

4.2.1 实验方案 89

4.2.2 实验结果与讨论 89

4.3 草酸钴热分解热力学研究 91

4.3.1 实验方案 91

4.3.2 热力学计算方法原理 91

4.3.3 惰性气氛下热分解热力学分析及实验验证 93

4.3.4 氧化性气氛下热分解热力学分析及实验验证 95

4.4 草酸钴热分解动力学研究 98

4.4.1 动力学分析方法及原理 98

4.4.2 氩气气氛下热分解行为动力学分析 101

4.4.3 空气气氛下热分解行为动力学分析 106

4.5 本章小结 113

5 草酸钴沉淀母液中草酸选择萃取研究 114

5.1 引言 114

5.2 萃取体系的筛选 115

5.3 萃取草酸机理研究 116

5.3.1 萃取草酸的相平衡描述 116

5.3.2 萃取草酸模型 117

5.3.3 萃合物组成分析 119

5.3.4 萃取草酸的作用机制 121

5.4 单级萃取实验研究 122

5.4.1 萃取实验方案 122

5.4.2 萃取分配系数影响因素研究 123

5.4.3 反萃再生实验研究 127

5.5 多级逆流萃取研究 130

5.5.1 多级逆流萃取基本原理 130

5.5.2 实验过程及分析检测 131

5.5.3 逆流萃取过程研究 132

5.5.4 反萃过程研究 137

5.5.5 洗涤过程研究 139

5.6 优化工艺选择 140

5.7 本章小结 140

6 研究成果与展望 143

6.1 研究成果 143

6.2 展望 145

参考文献 146