[發(fā)明專利]一種制備高純鈷的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410231018.2
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN105274563A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡振平;陳松;郎書玲;吳延科;薛紅霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C25C1/08
• 分類號: C25C1/08;C25C7/00;C22B23/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉徐紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備高純鈷的方法，具體為一種采用氯化鈷鹽體系萃取分離、大孔吸附樹脂深度凈化、電解沉積、真空熔煉制備高純鈷的方法。

背景技術(shù)

高純鈷是重要的高純金屬材料之一，純度為3N～4N(99.9％～99.99％)的鈷已廣泛應(yīng)用于磁性材料、超級合金的制造，5N(99.999％)以及更高純度的鈷用于先進電子元件的濺射靶材。

目前，高純鈷中分離難度大的金屬為Ni，F(xiàn)e，Zn，Mn，Cu等過渡金屬雜質(zhì)，針對著幾種難除金屬，有效的措施為先采用一些溶液凈化方法如離子交換或者萃取等，先將大多數(shù)的金屬雜質(zhì)降到非常低的水平，再電解進一步除雜得到高純金屬鈷，最后再進行真空脫氣、真空熔煉等進一步脫除金屬鈷中的堿金屬、非金屬、氣體雜質(zhì)，最終得到純度更高的金屬鈷錠。

高純鈷的制備工藝條件要求苛刻，不同的技術(shù)在制備過程中發(fā)揮著不同的至關(guān)重要的作用。1956年，國外研究機構(gòu)通過陽離子交換和化學(xué)沉淀法除去鈷鹽溶液中的Fe³⁺，Cu²⁺，Ni²⁺等雜質(zhì)，電解制備出4N的高純鈷。美國專利US6868119和US6843896公開了一種將硫酸鈷和氯化鈷溶液經(jīng)過離子交換、溶劑萃取、沉淀再結(jié)晶等方法，電解得到高純鈷，真空熔煉得到高純鈷錠。電解過程采用隔膜板或隔膜袋將電解槽分為陰極槽和陽極槽兩部分，隔膜板或隔膜袋經(jīng)常破損需要更新。

日本專利JP11193483公開了一種兩次電積-真空電子束熔煉制備高純鈷錠。這種方法電解殘極率高，能耗高、生產(chǎn)成本高。

中國專利CN101538721公開了一種采用鹽酸體系，以電積鈷為陽極，電溶制備氯化鈷溶液，離子交換、電解沉積、電子束熔煉制備高純鈷錠。該方法電溶制備氯化鈷溶液，放出腐蝕性氣體，環(huán)境污染嚴(yán)重。

目前，高純鈷制備方法中，無論是國內(nèi)還是國外，制備主要有三個環(huán)節(jié)：溶液凈化—電解沉積—真空熔煉。其中高純鈷溶液的電解精煉或電解沉積是必不可少的關(guān)鍵工序，該工序目前通常采用具有隔膜袋或隔膜板的隔膜電解槽，這種電解槽的隔膜易損壞，隔膜的損壞導(dǎo)致陽極、陽極溶液的相互污染，進而污染產(chǎn)品的純度；另外，隔膜的維護、更新等費用很高，增加成本；電解液都是新、舊混合循環(huán)使用，這樣會造成陽極上除Co以外的金屬雜質(zhì)Fe，Ni，Cu，Zn，Pb等由于電化學(xué)溶解而在電解液中富集，富集到一定濃度時，會在陰極上析出而降低產(chǎn)品的純度，引起電解液酸度及濃度的變化，這都將影響產(chǎn)品的純度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的主要是針對上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種能夠穩(wěn)定保持電解液的溫度、濃度及酸度并有效防止陰、陽極電解液相互污染的工藝方法，該方法具有流程簡單、易操作、投資小、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高、穩(wěn)定的特點，能有效提高金屬純度的方法。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種制備高純鈷的方法，包括如下步驟：

(1)鈷溶液的萃取分離、凈化：將P507采用皂化的方式制備得到P507有機萃取劑，然后加入氯化鈷溶液，用攪拌萃取的方法進行萃取分離；然后進行酸液洗滌、酸液反萃；反萃后的溶液用大孔吸附樹脂進行深度凈化處理而后再濃縮得到高純鈷溶液；

(2)電解沉積：高純鈷溶液由電解槽底部自下而上通過擋流板進入自加熱式電解槽，進行單循環(huán)電解沉積；電解槽中溶液的濃度、溶液量及pH值保持一致，電積得到高純電積鈷；

(3)真空熔煉：高純電極鈷通過真空熔煉制備得到高純鈷錠。產(chǎn)品純度大于5N。

步驟(1)中，萃取至少包括對除Ni，Zn，F(xiàn)e有良好效果的P507萃取劑。優(yōu)選將P507與磺化煤油混合均勻，控制P507萃取劑的含量為20～30％(體積百分比)之間，再加入氫氧化鈉溶液進行皂化反應(yīng)，得到P507有機萃取劑。其中，P507+磺化煤油與氫氧化鈉溶液的體積比為：(25～35):1，氫氧化鈉溶液的濃度為11～13mol/L。

所述的氯化鈷溶液是將氯化鈷用去離子水配制成的鈷溶液，濃度為40～80g/L。

所述的酸液洗滌為：采用酸溶液作為洗滌劑攪拌洗滌負(fù)載鈷的有機相，洗滌負(fù)載有機相可使用鹽酸溶液，濃度為2～3mol/L。

所述的酸液反萃為：采用酸反萃液攪拌洗滌，將P507有機萃取劑中的鈷反萃到水相中，反萃可使用鹽酸溶液，濃度為1～2mol/L。

所述的大孔吸附樹脂的粒徑為60～150目，對油性有較高選擇性，大孔吸附樹脂可采用市售的HPD系列吸附樹脂。