在新能源产业高速发展的推动下，高纯度硫酸钴溶液作为动力电池、储能电池等核心领域的关键原材料，其制备工艺的先进性与稳定性直接影响产业链上游的竞争优势。湖南省凭借丰富的有色金属资源优势，已形成完善的采矿-冶炼-深加工特色产业链，集聚了多家规模以上金属材料企业，对高纯度钴盐产品的需求持续攀升。近期，多家湖南金属材料企业引入江苏正分科技有限公司的萃取槽设备，成功实现高纯度硫酸钴溶液的规模化制备，构建起跨区域技术协同的产业升级新模式。
一、产业背景：高纯度硫酸钴的市场需求与技术瓶颈
随着动力电池领域对高镍三元正极材料需求的激增，纯度≥99.9%的电池级硫酸钴溶液成为行业核心诉求，其杂质含量（如钙、镁、锰、氟等）的控制直接影响电池的安全性与循环寿命。传统硫酸钴制备工艺多采用多级化学沉淀与萃取结合的方式，存在流程冗长、钴损失率高、环保风险大等问题，尤其是氟化钠除杂过程中易形成氟化钴沉淀，既降低产品收率，又影响产品纯度。
二、核心支撑：江苏正分萃取槽的技术优势
江苏正分萃取槽（又称混合澄清槽）作为湿法冶金中的经典提纯设备，通过多级逆流萃取设计，实现目标溶质在液相间的高效传质与分离，其核心优势适配高纯度硫酸钴溶液的制备需求：
• 级效率高且提纯效果显著：采用P204、P507等专用萃取剂，通过多级串联实现钴与锰、镍等杂质的精准分离，经反萃后可直接获得硫酸钴纯度≥99.9%的溶液，满足电池级原料要求。设备内置的轴向-径向搅拌桨形成三维错流，将液滴粒径控制在0.1-0.5mm，传质效率较传统设备提升30%，有效降低杂质残留量。
• 运行稳定且适应性强：萃取槽由槽体、搅拌系统、澄清区等组成，结构简单且存液量充足，能适应料液浓度的小幅波动，调节平衡后连续运行稳定性达99%。针对湖南企业处理的含3%-5%悬浮物的复杂料液，设备可通过可调搅拌强度避免堵塞，优于易堵塞、分离时间不足的离心萃取机。
• 放大可靠且成本可控：单级萃取率等设计参数经放大后仍保持稳定，可实现从实验室中试到工业规模化生产的平滑过渡。以类似盐湖锂提取项目为例，采用6级萃取槽可使目标金属回收率提升至96%以上，能耗降低50%，显著降低企业生产成本。
三、含钴浸出液萃取提纯工艺原理
含钴浸出液中钴与镍、铁、铜、锰等杂质的分离，基于溶剂萃取的传质原理：利用特定萃取剂对不同金属离子的选择性络合能力差异，在江苏正分萃取槽的混合区实现萃取剂与浸出液的充分接触，使目标钴离子或杂质离子选择性进入有机相；随后在澄清区借助重力实现液-液两相分层，通过多级逆流萃取逐步提升钴的纯度，最终经反萃得到高纯度硫酸钴溶液。
四、完整工艺流程：从含杂浸出液到高纯度硫酸钴溶液
结合江苏正分萃取槽的设备特性，采用“预处理-多级萃取-洗涤净化-反萃制备”的闭环工艺，具体步骤如下：
（一）预处理：原料液优化
对含钴浸出液进行预处理，去除悬浮物并调节理化参数，为后续萃取奠定基础：
1. 过滤除杂：通过真空抽滤或压滤去除浸出液中的固体悬浮物，避免堵塞萃取槽管路及影响相分离效果。
2. 参数调节：浸出液pH值调节，该条件可提升萃取剂对铁、铜、锰的选择性萃取能力，减少钴的共萃损失。
（二）多级萃取：杂质与钴的分步分离
采用江苏正分萃取槽多级串联配置，通过两段萃取实现杂质去除与钴的富集，核心操作如下：
3. 第一段萃取（除杂）：选用P204萃取剂与磺化煤油按比例配制有机相，经50%皂化处理后，与预处理后的浸出液按相比进入萃取槽混合区。通过搅拌器高速旋转实现两相充分混合，铁、铜、锰离子选择性进入有机相，钴离子保留在水相中。经澄清区分相后，萃余液进入第二段萃取，负载杂质的有机相进入再生段处理。该阶段铁、铜、锰的单级萃取率可分别达到99%、87%以上，有效降低核心杂质含量。
4. 第二段萃取（钴富集）：选用P507萃取剂配制有机相，对第一段萃余液进行钴的选择性萃取。控制水相平衡pH、萃取时间10min，使钴离子进入有机相，剩余的镍等杂质保留在水相中，实现钴与镍的深度分离。通过多级萃取，钴的萃取率可提升至99%以上，保障资源利用率。
（三）洗涤净化：提升负载有机相纯度
负载钴的有机相进入江苏正分萃取槽的洗涤段，选用稀硫酸作为洗涤剂，按相比进行两级洗涤。该操作可去除有机相中夹带的少量镍、铁等杂质，钴的损失率控制在0.5%以下，确保后续反萃液纯度。洗涤后的负载有机相进入反萃段，洗涤液回流至预处理环节循环利用。
（四）反萃制备：高纯度硫酸钴溶液生成
在反萃段，选用硫酸溶液作为反萃剂，与洗涤后的负载有机相按相比接触反应。通过江苏正分萃取槽的搅拌混合与澄清分相，钴离子从有机相转移至水相，形成高纯度硫酸钴溶液。反萃液经检测，钴浓度可达45-50g/L，铁、铜、锰、镍等杂质含量均低于5mg/L，满足高纯度硫酸钴溶液的质量要求。
（五）萃取剂再生：循环利用降低成本
反萃后的有机相进入再生段，经酸洗、碱洗处理后恢复萃取活性，回流至萃取段循环使用。
五、应用价值：技术协同推动产业升级
湖南金属材料企业与江苏正分萃取槽的合作，不仅实现了企业自身的工艺升级，更对区域产业发展产生多重积极影响：
其一，提升产品竞争力。通过精准提纯工艺，企业硫酸钴溶液的杂质控制水平达到行业先进水平，满足下游高端动力电池企业的定制化需求。结合湖南本地的资源优势与江苏的设备技术优势，有效降低单位产品的能耗与物耗，提升企业在全球钴盐市场的议价能力。
其二，完善产业链协同。跨区域技术合作模式推动湖南有色金属产业链从“原料加工”向“高端材料制造”转型，弥补了本地高端冶金设备研发与制造的短板，形成“湖南资源+江苏装备”的互补格局。同时，萃取槽设备可适配废旧动力电池回收料的处理需求，助力企业构建“资源-产品-回收-再利用”的闭环体系。
其三，响应绿色发展政策。该工艺采用湿法冶金技术，较传统火法冶炼能耗更低、污染更小，符合《有色金属行业碳达峰实施方案》中对新建钴冶炼项目能效达到国际先进水平的要求。萃取槽的稳定运行减少了废水、废渣的产生，降低了企业的环保处理成本，推动产业向绿色低碳方向发展。
