[發明專利]一種利用銅鈷鐵合金制備高純超細鈷粉的工藝方法

無效

• 申請號: 201210040020.2
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102560100A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 付春平;張虎祥;張旭;潘永紅;陳開熙;江明慧;陳景全
• 申請（專利權）人: 海南金億新材料股份有限公司
• 主分類號: C22B3/06
• 分類號: C22B3/06;C22B3/26;B22F9/22;C22B23/00
• 代理公司: 海口興南知識產權事務有限公司 46002
• 代理人: 戴巨龍

技術領域

本發明屬于銅鈷鐵合金物料的濕法處理方法，具體地講是涉及一種利用銅鈷鐵合金制備高純超細鈷粉的工藝方法

背景技術

我國單一鈷礦十分稀少，鈷產品一般附在其它礦物中，比如鎳礦及其他礦料。鈷一般都在銅鎳火法熔煉時作為副產品出現，其產量小，成本高，因此我國每年都要從海外進口相當數量的鈷產品。為解決需求量大，產量少的供需矛盾，一方面是充分發掘鈷礦資源，提高鈷冶煉技術，另一方面是充分利用鈷二次資源。

鈷的二次回收主要集中在鈷合金、含鈷電池材料及含鈷催化劑上。目前回收鈷合金的方法主要有火法煉鈷、濕法浸鈷和電解熔鈷三種。直接火法煉鈷回收鈷報道不多，其主要原因是鈷合金來源迥異，單一合金來源少，不同鈷合金成分不同、元素含量各異，不適合火法大量熔煉。電解熔鈷雖然具有傳統電解的各種優點，但對于金屬含量不高、雜質多的廢合金而言，電解效率低且電解參數隨合金成分組成變化較大。濕法浸鈷研究較多，但對于成分復雜、結構穩定的廢鈷合金而言，普遍存在浸出率低等缺點。

鈷產品中鈷粉作為硬質合金的粘結劑，其粒度形貌、粒徑及純度直接影響合金的質量，用超細鈷粉不僅能獲得高質量的超細硬質合金，而且可以減少球磨混合時間，降低燒結溫度。超細鈷粉的形貌一般要求是球形，球形顆粒具有最低的孔隙度盒相對滑動摩擦系數，優越的擴展性和延展性，與其他物質混合時，表現出良好的可混性，這對硬質合金的壓制成形起到積極的作用，因此對超細球形鈷粉的研究越來越多。

目前，用于超細鈷粉生產方法主要有高壓水噴霧法，多元醇還原法，草酸鈷或者氧化鈷、氧化亞鈷還原法。(1)高壓水噴霧法是指使用5～50MPa的高壓水流擊碎處于熔融狀態的金屬液流制造金屬粉末的方法。其缺點是得到的鈷粉呈土豆狀，且粒度相對較大；(2)多元醇鈷還原法是將鈷的固體化合物浮在一種液體多元醇或者不加水的多元醇的混合物中，將懸浮體加熱到一定的溫度，在大多數情況下能夠達到液相沸點時，這些初始化合物被還原得到金屬細鈷粉。其缺點是生產產品不穩定，不易實現工業化生產。

發明內容

為了克服以上技術存在的不足，本發明提供一種利用銅鈷鐵合金制備高純超細鈷粉的工藝方法。

本發明所采用的技術方案是：利用銅鈷鐵合金制備高純超細鈷粉的方法，其特征在于：具體的工藝步驟如下：

(1)銅鈷鐵合金霧化成合金粉末

將銅鈷鐵合金在溫度為1200～1450℃下進行熔融，熔融過程中加入助熔劑，采用旋轉圓盤離心霧化法進行霧化成80～200目的合金粉末；

(2)合金粉末無機酸加壓浸出

在加壓反應器中加入水和合金粉末，加入無機酸400～450毫升，控制浸出反應溫度為65～95℃，通入工業氧氣，控制反應壓力為0.4～1.2MPa，反應1小時后加入氧化劑，經過2小時后冷卻過濾，產出浸出液備用，浸出渣回收；

(3)碳酸鹽調pH萃取除鐵、氟化物凈化鈣鎂等雜質

將浸出液轉入反應釜，加入碳酸鹽調整pH值至3～4，過濾后溶液進入萃取體系，采用萃取劑甲基異丁基酮除鐵，其有機相∶水相＝2～4∶1，經萃取除鐵的除鐵后液加入反應釜，常壓下加熱至80℃～100℃，加入氟化物除鈣鎂雜質，其用量為鈣鎂總含量的3～12倍，加入過程用碳酸氫氨調整pH值至4.0，反應完后過濾去除鈣鎂雜質，濾液備用；

(4)萃取深度提純凈化除銅錳鋅及鈷鎳分離、鈷返萃液沉鈷制備碳酸鈷

濾液送往萃取箱經N902(2-羥基-5-壬基苯甲醛肟)銅萃取體系萃取銅生產硫酸銅，C272【二(2，4，4-三甲基)戊基磷酸】除銅錳鋅鐵及鈷鎳分離，用鹽酸進行鈷溶液的反萃取得到氯化鈷溶液，加入少量添加劑，然后將氯化鈷溶液用沉淀劑以碳酸鈷形式沉淀，過濾并洗滌得到濾餅，濾液終點控制鈷含量為0.1～0.3g/l，濾餅在溫度為70～110℃下真空干燥，得到碳酸鈷；

(5)高純碳酸鈷經高溫煅燒生成氧化亞鈷

將烘干得到的碳酸鈷破碎、篩分成粉狀后在煅燒溫度為350～580℃的煅燒爐里進行煅燒生成氧化亞鈷；

(6)氧化亞鈷采用氫氣還原為超細鈷粉。

將氧化亞鈷在還原爐中用氫氣還原，得到高純超細鈷粉，其鈷含量大于99.5％，小于100％，FSSS(費氏)粒度達到0.65～1.0μm。

所述助熔劑為氧化鋁、二氧化硅、硅酸鈣或螢石；所述無機酸為硫酸或硝酸，氧化劑為氯酸鈉、高錳酸鉀、雙氧水、氯氣或氧氣；所述碳酸鹽為碳酸鈉或碳酸氫氨，氟化物為氟化鈉或氟化氫氨；所述添加劑為氨水或氯化銨，所述沉淀劑為碳酸氫氨或碳酸鈉。