專利名稱：一種采用高電流密度硫酸電解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電積鈷的生產(chǎn)方法，尤其是一種采用高電流密度硫酸電解質(zhì)生產(chǎn) 金屬鈷的方法。
背景技術(shù)：
目前，比較常用的生產(chǎn)金屬鈷的工業(yè)方法為經(jīng)火法冶煉工藝，產(chǎn)出粗制鈷陽極板 后，進行電解工藝精練，并應(yīng)用可溶陽極技術(shù)生產(chǎn)金屬鈷產(chǎn)品。這種工藝組合采用了火法和 濕法冶金生產(chǎn)金屬鈷的生產(chǎn)工藝，存在工藝復(fù)雜，金屬回收率低，資金投入量大，不利于環(huán) 境保護等缺點，因而逐步被全濕法冶金的不溶陽極電解沉積法所代替。用不溶陽極從含鈷 溶液中電解沉積金屬鈷常用硫酸鹽電解質(zhì) 氯化物電介質(zhì)，在氯化物體系中，電流密度一 般控制在350-500A/m2，而硫酸鹽體系則只能200A/m2左右。由于在鹽酸體系中生產(chǎn)金屬鈷 會有大量氯氣在陽極電解析出，必須對生產(chǎn)環(huán)境進行密封以及建立配套的氯氣吸收系統(tǒng)才 能進行生產(chǎn)，這樣不但大大加大了運行成本，而且對環(huán)境有極大的潛在危險。近年來，國內(nèi) 存在的普通非鹽酸體系進行電積生產(chǎn)金屬鈷的方法，是利用CoCl2萃取轉(zhuǎn)型成CoSO4,將鹽 酸體系轉(zhuǎn)換到非鹽酸體系，避免金屬鈷生產(chǎn)造成對環(huán)境的重大污染和人員的安全威脅，但 是萃取轉(zhuǎn)型工藝煩瑣、電效低、生產(chǎn)能力低、金屬品質(zhì)不高。本發(fā)明目的在于解決上述已有技術(shù)存在的問題，提供一種采用高電流密度硫酸電 解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是所述方法包括如下工序浸取鈷一萃取分離、提純CoSO4溶 液一高效誘導(dǎo)除油一制備鈷電解液一電積生產(chǎn)金屬鈷；其中浸取鈷含鈷原料在反應(yīng)槽中液固比4 1，在攪拌條件下加入濃硫酸和通入二氧 化硫，在80-85°C條件下反應(yīng)，反應(yīng)終點PH值為2 ；經(jīng)檢測反應(yīng)后渣含Co小于0. 2%，加碳 酸氫銨固體將溶液調(diào)至PH為3. 7-4. 2，除雜質(zhì)；加入NH4F,除去鈣、鎂；經(jīng)固液分離后得到 CoSO4溶液；萃取分離、提純CoSO4溶液通過萃取劑分離，控制CoSO4溶液中雜質(zhì)含量達到Fe < 0. 0001g/l、Mn < 0. 0001g/l、Zn < 0. 0001g/l、Cu < 0. 0001g/l、Ni < 0. 0001g/l ；高效誘導(dǎo)除油717陰離子交換樹脂和聚丙稀顆粒按重量比1 1配制成高效樹 月旨，用高效樹脂吸收CoSO4溶液中懸浮、乳化及溶解的有機物；制備鈷電解液高效誘導(dǎo)除油的CoSO4溶液經(jīng)強化過濾后，除去細小固體顆粒物， 得到高純CoSO4溶液，經(jīng)硫酸鈷電解液調(diào)配槽配制成含Co為55-62g/l、酸濃度為165-175g/ 1、溫度65°C的CoSO4電解液，此電解液經(jīng)高位槽流入電解沉積槽；電積生產(chǎn)金屬鈷=CoSO4電解液流入電解槽維持在3. 0-3. 2L/min · m2陰極表面 積，流入電解液Co濃度55-62g/l、酸濃度165-175g/l，流出電解液Co濃度45_52g/l、酸濃 度170-180g/l，電解槽中電積液溫度為70°C，接通直流電源后進行鈷電積生產(chǎn)的電流密度 400-600A/m2,經(jīng)3_4天的陰級生產(chǎn)周期后，鈷板厚度達到4_6mm，出槽，將鈷板從陰級板上剝 離，經(jīng)燙洗和檢驗后即得。
電解液經(jīng)過連續(xù)電解后，雜質(zhì)含量升高，返回萃取分離、提純CoSO4溶液工序，循環(huán) 利用，達到零污染。所述的高電流密度對比常規(guī)生產(chǎn)控制的電流密度提高了 100%以上，達到 400-600A/m2,且電流密度可調(diào)節(jié)范圍廣。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明是采用硫酸電解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷，避免了鹽酸電解質(zhì) 生產(chǎn)金屬鈷對環(huán)境帶來的潛在危險，也沒有非鹽酸電解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷煩瑣的萃取轉(zhuǎn)型過 程，電效低、生產(chǎn)能力低、金屬品質(zhì)不高等問題；簡化了生產(chǎn)流程；同時確保所有過程均未 進入鈉離子、氯離子；采用高電流密度減短了生產(chǎn)周期，解決了板面結(jié)瘤、物理規(guī)格不好、溫 度較高、添加劑較多等一些陰極鈷的質(zhì)量工藝難控制的問題；強化了電解生產(chǎn)，降低了電 能消耗，避免了對環(huán)境的污染。由于采用萃取分離、高效誘導(dǎo)除油、強化過濾、高電流密度技 術(shù)，電解液中雜質(zhì) Fe < 0. 0001g/l、Mn < 0. 0001g/l、Zn < 0. 0001g/l、Cu < 0. 0001g/l、Ni
<0. 0001g/l，生產(chǎn)高品質(zhì)金屬鈷。以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。 實施例1、浸取鈷將含鈷原料投入反應(yīng)槽中浸取，得到含CoS04的溶液；含鈷原料在反應(yīng)槽中液固比4 1，在攪拌條件下加入濃硫酸和通入二氧化硫，在 80-85°C條件下反應(yīng)，反應(yīng)終點PH值為2，經(jīng)檢測反應(yīng)后渣含Co小于0. 2%，加碳酸氫銨固 體將溶液調(diào)至PH為3. 7-4. 2，除去鐵、鋁等雜質(zhì)；加入NH4F，除去鈣、鎂；經(jīng)固液分離后得到 CoS04溶液。2、萃取分離、提純CoS04溶液CoS04溶液含有少量的鎳、鐵、錳、鋅、銅等雜質(zhì)，通過萃取劑分離。使CoS04溶液 中雜質(zhì)含量達到 Fe < 0. 0001g/l、Ni < 0. 0001g/l、Mn < 0. 0001g/l、Zn < 0. 0001g/l、Cu
<0.0001g/l。3、高效誘導(dǎo)除油經(jīng)萃取劑分離的CoS04溶液含有懸浮、乳化及溶解的有機物，為了消除有機物對 鈷電積生產(chǎn)的危害。采用高效誘導(dǎo)除油技術(shù)進行油液分離，即利用活性碳、樹脂吸收CoS04 溶液中懸浮、乳化及溶解的有機物。即717陰離子交換樹脂和聚丙稀顆粒按1 1配制成 高效樹脂，利用高效樹脂破乳、吸附和自動解析油脂等性能，吸收CoS04溶液中懸浮、乳化 及溶解的有機物。4、制備鈷電解液高效誘導(dǎo)除油的CoS04溶液，經(jīng)強化過濾后，除去細小固體顆粒物，得到高純 CoS04溶液，經(jīng)硫酸鈷電解液調(diào)配槽配制成含Co為55-62g/l、酸濃度為165_175g/l、溫度 65°C的CoS04電解液，此電解液經(jīng)高位槽流入電解沉積槽。5、鈷金屬的生產(chǎn)
制備好的電解液連續(xù)流入裝好陰、陽極的電解槽，當(dāng)各項工藝參數(shù)穩(wěn)定后，接通直 流電源進行金屬鈷的生產(chǎn)。(1)鈷的 電解沉積當(dāng)電源接通后，電流通過硫酸鈷電解液，引起電極發(fā)生化學(xué)變化，電解液中陰、陽 離子分別向兩極遷移，并發(fā)生氧化還原反應(yīng)；電積至不溶陰級表面鈷板厚度為4-6mm，開始 出槽。在陰級和陽極上發(fā)生的反應(yīng)如下1)陰級反應(yīng)Co2++2e — Co2)陽極反應(yīng):40Γ-2θ — O2 +2Η20總反應(yīng)CoS04+H20— Co+H2S04+1/202 個以上反應(yīng)，使電能轉(zhuǎn)化為電積產(chǎn)品的化學(xué)能。為了維持電積過程中鈷離子的濃度，保證電積順利進行，需要連續(xù)補充硫酸鈷電 解液，此電解液流入電解沉積槽的流量維持在3. 0-3. 2L/min · m2陰極表面積，流出電解液 Co濃度45-52g/l、酸濃度170-180g/l，電解槽內(nèi)電積液溫度70V。因此，必須準(zhǔn)確連續(xù)進 行電積過程溶液體積與金屬濃度的平衡，以防止溶液體積或金屬離子濃度產(chǎn)生異常波動； 同時，由于陽極反應(yīng)會有02析出，致使溶液中H+濃度增加，因此，在進入新的循環(huán)之前，對 陽極液要進行酸濃度調(diào)整。補充的新電解液與調(diào)整酸濃度后的陽極液經(jīng)混合，再泵入高位循環(huán)槽，在升至 65°C后，根據(jù)高位槽位差，按電積過程鈷的析出速度均勻連續(xù)向每塊陰級周圍補充電解液。(2)鈷板的剝離鈷電積至預(yù)定陰級生產(chǎn)周期后，可降低電流并吊裝出槽，將鈷板從陰級板上剝離， 金屬鈷產(chǎn)品經(jīng)燙洗和檢驗后，可以入庫待售。(3)電解殘液的回收電解液經(jīng)過連續(xù)電解后，雜質(zhì)含量升高，對電積鈷質(zhì)量有影響，不能繼續(xù)使用，必 須返回萃取除雜，循環(huán)利用，達到零污染。鈷電積生產(chǎn)主要工藝參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)電解液組成:Co 55-62g/l、Fe < 0. 0001g/l、Ni < 0. 0001g/l、Mn < 0. 0001g/l、 Zn < 0. 0001g/l、Cu < 0. 0001g/l、酸濃度 165_175g/l、溫度 65°C ；同級距為100mm;電流密度為 400_600A/m2 ；槽電壓為3-4V ；電流效率為92-95%;生產(chǎn)周期為3-4天。
權(quán)利要求
1.一種采用高電流密度硫酸電解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷的方法，其特征在于所述方法包括如下 工序浸取鈷一萃取分離、提純CoSO4溶液一高效誘導(dǎo)除油一制備鈷電解液一電積生產(chǎn)金屬鈷；其中浸取鈷含鈷原料在反應(yīng)槽中液固比4 1，在攪拌條件下加入濃硫酸和通入二氧化 硫，在80-85°C條件下反應(yīng)，反應(yīng)終點PH值為2 ；經(jīng)檢測反應(yīng)后渣含Co小于0. 2%，加碳酸氫 銨固體將溶液調(diào)至PH為3. 7-4. 2，除雜質(zhì)；加入NH4F,除去鈣、鎂；經(jīng)固液分離后得到CoSO4 溶液；萃取分離、提純CoSO4溶液通過萃取劑分離，控制CoSO4溶液中雜質(zhì)含量達到Fe < 0. 0001g/l、Mn < 0. 0001g/l、Zn < 0. 0001g/l、Cu < 0. 0001g/l、Ni < 0. 0001g/l ；高效誘導(dǎo)除油717陰離子交換樹脂和聚丙稀顆粒按重量比1 1配制成高效樹脂，用 高效樹脂吸收CoSO4溶液中懸浮、乳化及溶解的有機物；制備鈷電解液高效誘導(dǎo)除油的CoSO4溶液經(jīng)強化過濾后，除去細小固體顆粒物，得到 高純CoSO4溶液，經(jīng)硫酸鈷電解液調(diào)配槽配制成含Co為55-62g/l、酸濃度為165_175g/l、 溫度65°C的CoSO4電解液，此電解液經(jīng)高位槽流入電解沉積槽；電積生產(chǎn)金屬鈷=CoSO4電解液流入電解槽維持在3. 0-3. 2L/min · m2陰極表面積，流 入電解液Co濃度55-62g/l、酸濃度165-175g/l，流出電解液Co濃度45_52g/l、酸濃度 170-180g/l，電解槽中電積液溫度為70°C，接通直流電源后進行鈷電積生產(chǎn)的電流密度 400-600A/m2,經(jīng)3_4天的陰級生產(chǎn)周期后，鈷板厚度達到4_6mm，出槽，將鈷板從陰級板上剝 離，經(jīng)燙洗和檢驗后即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用高電流密度硫酸電解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷的方法，其特征是 電解液經(jīng)過連續(xù)電解后，雜質(zhì)含量升高，返回萃取分離、提純CoSO4溶液工序，循環(huán)利用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用高電流密度硫酸電解質(zhì)生產(chǎn)金屬鈷的方法，屬于金屬鈷的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域。方法包括如下工序浸取鈷—萃取分離、提純CoSO4溶液—高效誘導(dǎo)除油—制備鈷電解液—電積生產(chǎn)金屬鈷。本發(fā)明采用硫酸電解質(zhì)體系，整個生產(chǎn)過程沒有引入鈉離子和氯離子，改善了工作環(huán)境及防止對周邊環(huán)境的污染。由于采用高電流密度、高效誘導(dǎo)除油、強化過濾技術(shù)，電解液中雜質(zhì)Fe＜0.0001g/l、Mn＜0.0001g/l、Zn＜0.0001g/l、Cu＜0.0001g/l、Ni＜0.0001g/l，生產(chǎn)出高品質(zhì)金屬鈷。
文檔編號C22B3/26GK102051635SQ20101056786
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者嚴(yán)宏, 熊以俊, 胡昌 申請人:贛州逸豪優(yōu)美科實業(yè)有限公司