一種一水硫酸鹽的直接生產方法技術

本發明專利技術公開了一種一水硫酸鹽的直接生產方法，在于：（1）向裝有硫酸鹽溶液的蒸發釜中按比例加入水溶性有機溶劑，攪拌混勻；（2）停止加入有機溶劑，對蒸發釜進行加熱升溫，蒸發濃縮至漿體終點密度為1.2?g/ml~1.6?g/ml趁熱固液分離；（3）固液分離后所得固體即為一水硫酸鹽產品，母液返回蒸發釜。本發明專利技術結晶率達到98%以上，一步法可直接生產一水硫酸鹽產品，母液可循環利用，生產工藝短，操作簡單方便。

Direct production method of monohydrate sulfate

The invention discloses a method for directly producing water, sulfate is: (1) to the evaporator with sulfate solution in the proportion of adding a water-soluble organic solvent, mixing; (2) stop adding organic solvent, the evaporator for heating, evaporation and concentration to paste end point density is 1.2 g/ml~1.6 g/ml hot solid-liquid separation; (3) after the solid-liquid separation is a solid water sulfate products, liquor return evaporator. The crystallization rate of the invention is more than 98%, and a one-step method can be used for directly producing a water sulfate product. The mother liquor can be recycled, the production process is short, and the operation is simple and convenient.

【技術實現步驟摘要】
一種一水硫酸鹽的直接生產方法
本專利技術屬于金屬硫酸鹽化合物的制備領域，具體涉及一種在水溶性有機溶劑環境中蒸發濃縮直接生產一水硫酸鹽的方法。技術背景多水合硫酸鹽較一水合硫酸鹽相比，含硫、金屬成分較低、售價不高、市場有限，生產一水硫酸鹽可以進一步增加硫酸鹽產品的附加值。利用現有多水合硫酸鹽制取高附加值的一水硫酸鹽成為一個重要的研究課題，現行工業生產中的一水硫酸鹽通常采用兩步法和一步法。兩步法，即首先經蒸發濃縮-冷卻結晶制備多水硫酸鹽，再對多水硫酸鹽進行高溫處理脫出結晶水，該方法存在以下缺點：（1）工藝流程復雜、生產周期長、生產效率低；（2）高溫脫出結晶水過程能耗高，成本高。一步法，即采用高壓高溫條件下，通過蒸發結晶直接生產一水硫酸鹽，該方法需要在高壓釜的高壓環境中進行，設備投入較大且運行成本高。專利CN104291367A公開了采用酸析法脫水得到一水硫酸鎂，該方法簡單可行，但是因為采用高濃度的酸溶液作為強制脫水劑，對于設備的要求過高，因此不適合工業化生產，更值得說明的是，本方法生產的產品夾帶硫酸導致產品pH較低，不能滿足市場需求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種在水溶性有機溶劑環境中蒸發濃縮直接生產一水硫酸鈷的方法，克服上述一水硫酸鹽生產過程中難題。本專利技術上述目的通過以下技術方案予以實現：一種一水硫酸鹽的直接生產方法，其按下述步驟進行：（1）向裝有硫酸鹽溶液的蒸發釜中按比例加入水溶性有機溶劑，攪拌混勻硫酸鹽溶液和水溶性有機溶劑；（2）對蒸發釜進行加熱升溫，蒸發濃縮；（3）當料液終點密度達到1.2g/ml~1.6g/ml時，停止加熱并趁熱固液分離，分離后所得固體即為一水硫酸鹽產品，母液返回蒸發釜。其中，步驟（1）所述水溶性有機溶劑為可與水互溶但不溶解硫酸鹽的有機溶劑，其沸點高于一水硫酸鹽生成的溫度且高于水的沸點5°C以上。作為一種優選的技術方案，步驟（1）中，所述硫酸鹽為硫酸鈷、硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸鎳或硫酸銅中的一種。作為一種優選的技術方案，步驟（1）中，所述水溶性有機溶劑包括但不限于乙二醇、丙三醇、1,3-丁二醇、丙酸、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亞砜或離子液體中的一種或兩種的混合物。更進一步地，步驟（1）中，所述水溶性有機溶劑為乙二醇或丙三醇等恒沸時氣相中高沸點組分溶劑。作為一種優選的技術方案，步驟（1）中，水溶性有機溶劑與硫酸鹽溶液體積比例為1:1~1:10。作為一種優選的技術方案，步驟（2）中所述蒸發濃縮溫度應保持在一水硫酸鹽形成的溫度以上，優選為沸騰蒸發。作為一種優選的技術方案，步驟（3）中所述料液終點密度為1.2g/ml~1.6g/ml，優選為1.3g/ml~1.5g/ml。作為一種優選的技術方案，步驟（3）所述固液分離方式采用熱過濾，熱過濾過程保持環境溫度不低于目標一水硫酸鹽產品生成溫度5°C以上。與現有技術相比，本專利技術具有下列特點和效果：（1）與兩步法相比，本專利技術只需一步直接經過蒸發濃縮脫水反應得到一水硫酸鹽，步驟簡單、操作簡便。（2）與現有的一步法工藝相比，本專利技術通過加入水溶性有機溶劑，在常壓下形成一水硫酸鹽，設備簡單、投入少，且后續運行成本低。另外，過濾后的濾液主要為有機溶劑，可直接返回蒸發過程，實現有機溶劑的閉路循環利用，沒有廢氣產生或廢液排放，對環境無污染。（3）與現有的硫酸酸析法相比，本專利技術溶液體系pH在中性條件下進行，對設備無腐蝕性，且產品pH值滿足市場要求。具體實施方式為進一步說明本專利技術的技術手段、新穎性和目的效果，結合實際闡述實施例，但以下實施例為示例性的，僅用于解釋此專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。實施例1將Co2+130g/L硫酸鈷溶液泵入蒸發釜，開啟攪拌，加熱器進行加熱，再泵入乙二醇作為水溶性有機溶劑；當乙二醇的加入體積為硫酸鈷母液體積的10%時，停止加入乙二醇。隨時監控料液中的溫度，保持加熱沸騰蒸發濃縮，當蒸發釜釜內漿體出現恒沸點時，利用離心機趁熱固液分離；所得固體即為一水硫酸鈷產品，所得母液直接返回蒸發濃縮工序作為水溶性有機溶劑。此次蒸發濃縮的結晶率為99.0%，母液中乙二醇含量為95.0%(v/v)返回蒸發釜。實施例2將1000mlNi2+80g/L硫酸鎳溶液倒入燒杯，開啟攪拌并加熱，再加入1000mL丙三醇（甘油）作為水溶性有機溶劑。保持加熱沸騰蒸發濃縮，隨時監控料液中的密度，當料液密度達到1.3g/ml時進行趁熱抽濾。得到的濾餅即為一水硫酸鎳產品。此蒸發濃縮的結晶率為95.0%。母液中丙三醇含量為90.0%(v/v)返回蒸發釜。實施例3將1000mlMg2+20g/L硫酸鎂溶液倒入燒杯，開啟攪拌并加熱，再加入550mL丙酸作為水溶性有機溶劑。保持加熱沸騰蒸發濃縮，隨時監控料液中的密度，當料液密度達到1.45g/ml時進行趁熱抽濾。得到的濾餅即為一水硫酸鎂產品。此蒸發濃縮的結晶率為90.0%。母液中丙酸含量為92.0%(v/v)返回蒸發釜。實施例4將1000mlZn2+50g/L硫酸鋅溶液倒入燒杯，開啟攪拌并加熱，再加入100mL離子液體作為水溶性有機溶劑。保持100°C以上蒸發濃縮，隨時監控料液中的密度，當料液密度達到1.6g/ml時進行趁熱抽濾。得到的濾餅即為一水硫酸鋅產品。此蒸發濃縮的結晶率為98.0%。母液中丙酸含量為98.0%(v/v)返回蒸發釜。實施例5本實施例與實施例1基本相同，所不同的是溶液為硫酸銅溶液，水溶性有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮（NMP）。實施例6本實施例與實施例2基本相同，所不同的是溶液為硫酸鎘溶液，水溶性有機溶劑為1,3-丁二醇。實施例7本實施例與實施例3基本相同，所不同的是溶液為硫酸錳溶液，水溶性有機溶劑為二甲基亞砜。實施例8本實施例與實施例4基本相同，所不同的是溶液為硫酸鋁溶液，水溶性有機溶劑為乙二醇和丙三醇混合物。以上所述，僅為本專利技術的較佳實施例而已，并非對本專利技術作任何形式上的限制；凡本行業的普通技術人員均可按說明書所述和以上所述而順暢地實施本專利技術；但是，凡熟悉本專業的技術人員在不脫離本專利技術技術方案范圍內，可利用以上所揭示的
技術實現思路
而作出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本專利技術的等效實施例；同時，凡依據本專利技術的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本專利技術的技術方案的保護范圍之內。值得說明的是，經實驗驗證，Co、Ni、Cu、Zn、Mn、Mg、Al、Cd等的一水硝酸鹽或一水磷酸鹽等均可采用該蒸發濃縮結晶法制備，同樣屬于本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種一水硫酸鹽的直接生產方法，其特征在于所述生產方法包括以下步驟：（1）向裝有硫酸鹽溶液的蒸發釜中按比例加入水溶性有機溶劑，攪拌混勻硫酸鹽溶液和水溶性有機溶劑；（2）對蒸發釜加熱升溫，進行蒸發濃縮；（3）當料液終點密度達到1.2?g/ml~1.6?g/ml時，停止加熱并趁熱固液分離，分離后所得固體即為一水硫酸鹽產品，母液返回蒸發釜。

【技術特征摘要】
1.一種一水硫酸鹽的直接生產方法，其特征在于所述生產方法包括以下步驟：（1）向裝有硫酸鹽溶液的蒸發釜中按比例加入水溶性有機溶劑，攪拌混勻硫酸鹽溶液和水溶性有機溶劑；（2）對蒸發釜加熱升溫，進行蒸發濃縮；（3）當料液終點密度達到1.2g/ml~1.6g/ml時，停止加熱并趁熱固液分離，分離后所得固體即為一水硫酸鹽產品，母液返回蒸發釜。2.根據權利要求1所述一水硫酸鹽的直接生產方法，其特征在于步驟（1）中，所述硫酸鹽為硫酸鈷、硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸鎳或硫酸銅中的一種。3.根據權利要求1所述一水硫酸鹽的直接生產方法，其特征在于步驟（1）中，所述水溶性有機溶劑為可與水互溶但不易溶解硫酸鹽的有機溶劑，其沸點高于目標一水硫酸鹽產品的生成溫度且高于水的沸點5°C以上。4.根據權利要求2所述一水硫酸鹽的直接生產方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文津，付海闊，吳理覺，陳耀，柴志華，
申請(專利權)人：廣東佳納能源科技有限公司，清遠佳致新材料研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44