一种制备超高纯钴板的方法技术

一种制备超高纯钴的方法，涉及一种采用湿法冶炼工艺生产高纯钴板材的方法，生产出的高纯钴板材纯度可达到99.9999%以上。其特征是在于用牌号为Co9998的钴通过电溶制备硫酸钴原液，再通过离子交换实现钴溶液的深度净化后，在电积槽内采用电积精炼工艺提炼高纯度钴溶液中的钴金属，使钴在阴极种板上均匀析出成板的方法，其工艺过程为：将硫酸钴原液的浓度调节到80‑90g/L，ph控制到4.5‑5，控制溶液流速为25L‑30L/h将硫酸钴原液通过离子交换树脂711吸附除杂得到高纯度的硫酸钴溶液，再将净化后溶液打到电积槽内，通过电积精炼提纯工艺实现超高纯钴在阴极的析出，槽电压控制为1.1‑1.3V。本发明专利技术制备出的高纯钴板内部致密，表面平整，厚度为1‑2mm，经过辉光质谱检测仪检测纯度可达到99.9999%以上。

A method for preparing ultra high purity cobalt plate

A method for preparing ultra-high purity cobalt relates to a method for producing high purity cobalt sheets by a hydrometallurgical process. The purity of the produced high purity cobalt sheets can reach over 99.9999%. The method is characterized in that the cobalt sulfate solution is prepared by electrolysis of cobalt with the brand of Co9998, and the cobalt metal in the high purity cobalt solution is refined by electrowinning refining in an electrolytic tank after the deep purification of the cobalt solution is realized by ion exchange. The process is as follows: sulfur is evenly precipitated from the cathode seed plate to form a plate. The concentration of cobalt sulfate solution was adjusted to 80_90g/L, the pH was controlled to 4.5_5, and the flow rate was controlled to 25L_30L/h. The cobalt sulfate solution was adsorbed by ion exchange resin 711 to get high purity cobalt sulfate solution. The slot voltage is controlled to 1.1 1.3V. The high-purity cobalt plate prepared by the invention has compact interior, smooth surface and thickness of 1 2 mm. The purity can reach over 99.9999% after being detected by glow mass spectrometer.

【技术实现步骤摘要】
一种制备超高纯钴板的方法
本专利技术涉及一种采用湿法冶金工艺生产溅射靶材和高温合金领域所需原材料超高纯钴板，具体涉及一种制备超高纯钴板的方法。
技术介绍
高纯钴的制备方法研究以及工业化生产，之前只有日本矿业公司生产，北京品一材料科技有限责任公司在制造高纯钴方面的专利与苏州晶纯制造高纯镍方面有类似之处，主要采用硫酸体系下或混酸体系下离子交换树脂与活性炭吸附结合的方法深度除杂。该专利采用的有铁及镍特效吸附的树脂，专利指出能生产4N-6N的高纯钴，未见具体实施案例及GDMS分析数据，专利尚未授权。北京有色金属研究总院及浙江华友钴业均公开了萃取法净化钴溶液方面的专利，虽颇有效果，但并没有涉及高纯钴方面的全流程专利，所述内容并不涉及该领域核心关键技术。日本索尼公司在2011年公开了氯化体系下深度除铜的办法，主要采用阴离子交换树脂除铜；日本能源在高纯钴方面公开的专利较早，覆盖的范围较广，主要集中在上世纪90年代，除杂主要采用萃取法，覆盖了磷酸类及氨基类萃取剂，然后又申请公开了盐酸体系下树脂除杂，并述及了氯化钴结晶进一步提纯的方法，该系列专利中实施案例可见镍的含量可稳定低于1ppm，但铁的含量并不十分稳定，从小于1ppm到5ppm不等，产品品级为5N。日本住友金属公开的高纯钴液方面的专利主要涉及化学除杂及萃取除杂方式结合，没有公开高纯钴方面的全流程专利。总体来看，强碱性阴离子交换树脂进行深度除杂是一个大趋势，目前主流专利技术均有涉及，只是各专利权人采用的离子交换树脂略有不同。但均存在一定的技术瓶颈，难以将铁及镍、铜、铁降至1ppm以下，致使5N以上的高纯钴难以实现。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了攻克现有硫酸钴溶液深度除镍铜铁的瓶颈而提供了一种制备超高纯钴板的方法，本专利技术确保溶液中钴与镍铜铁的含量比大于100000，制备出符合电积前液杂质含量技术标准要求的高纯度硫酸钴溶液；另一方面通过合理匹配电积精炼关键工艺参数，确保钴能够均匀致密的沉积在阴极板上，形成高纯钴板材，再通过手动剥离，制备成纯度达到99.9999%以上超高纯钴板。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种制备超高纯钴板的方法，是以牌号为Co9998的钴为原料通过电解溶解方法制备硫酸钴溶液，再通过离子交换实现硫酸钴溶液的深度净化，在电积槽内采用电积精炼工艺提炼高纯度硫酸钴溶液中的钴金属，使钴在阴极种板上均匀析出成板的方法。所述电解溶解方法为在电溶槽内加入3mol/L的硫酸，以电钴为阳极，以钛网为阴极，设定电溶给定电流值为150A，槽电压为1.5-1.7V，电溶槽内溶液pH达到3.5时停止电解溶解，制备出150-160g/L硫酸钴原液，其中制备出硫酸钴原液成分为：电极反应如下：电溶周期内通过对过程酸度、槽压及pH的稳定控制，电溶造液产出硫酸钴溶液。所述离子交换实现硫酸钴溶液的深度净化的方法为，将电解溶解制备的150-160g/L的硫酸钴原液的浓度调节到80-90g/L，pH控制到4-4.5，将硫酸钴原液通过离子交换装置内的阴离子树脂711吸附除杂得到高纯度的硫酸钴溶液，控制溶液流出离子交换装置的流速为15-30L/h。硫酸钴原液净化采用在NiSO4溶液中，控制溶液中SO42ˉ的浓度达到3mol/l以上，铁、钴、铜、铅、锌等杂质都可以充分形成络合阴离子，因此可以依据离子交换原理，选择阴离子交换树脂，通过离子交换去除铁、钴、铜、铅、锌等杂质的络合阴离子。所述电积槽内采用电积精炼工艺提炼高纯度硫酸钴溶液中的钴金属方法为，将高纯度的硫酸钴溶液打到电积槽内，加硫酸将溶液pH调节到3-3.5，再通过电积精炼提纯工艺实现超高纯钴在阴极的析出，电积电流输出为120A，槽电压控制为1.1-1.3V，阳极采用不溶阳极钛网，阴阳极间距为5-8cm。以经过离子交换净液后的硫酸钴溶液为电积液，以钛网为不溶阳极，钛板为阴极，电积槽采用聚乙烯材料制成，电极反应如下：电积精炼主要通过对电积过程中电流、槽压及温度的稳定控制，制备得到纯度99.9999%以上的高纯镍。所述工艺路线中产生的二氧化硫可通过双碱吸收装置进行处理后达标排放。所述电积槽采用聚乙烯材料制成。本专利技术本确保溶液中钴与镍铜铁的含量比大于100000，制备出符合电积前液杂质含量技术标准要求的高纯度硫酸钴溶液；高纯度硫酸钴溶液可用来制备超高纯钴及其合金材料，主要用来做半导体磁记录溅射靶材、超级合金，具有广阔的市场空间。另一方面通过合理匹配电积精炼关键工艺参数，确保钴能够均匀致密的沉积在阴极板上，形成高纯钴板材，高纯钴板内部致密，表面平整，经过辉光质谱检测仪检测纯度可达到99.9999%以上。附图说明图1为本专利技术工艺流程图。具体实施方式一种制备超高纯钴板的方法，以牌号为Co9998的钴为原料通过在电溶槽内加入3mol/L的硫酸500L，以电钴为阳极，以钛网为阴极，设定电溶给定电流值为150A，槽电压为1.5-1.7V，电溶槽内溶液pH达到3.5时停止电解溶解，制备出硫酸钴原液。将电解溶解制备的硫酸钴原液的浓度调节到80-90g/L，pH控制到4-4.5，将硫酸钴原液通过离子交换装置内的阴离子树脂711吸附除杂得到高纯度的硫酸钴溶液，控制溶液流出离子交换装置的流速为15-30L/h，实现硫酸钴溶液的深度净化。再将高纯度的硫酸钴溶液打到电积槽内，加硫酸将溶液pH调节到3-3.5，再通过电积精炼提纯工艺实现超高纯钴在阴极的析出，电积电流输出为120A，槽电压控制为1.1-1.3V，阳极采用不溶阳极钛网，阴阳极间距为5-8cm。实现电积槽内采用电积精炼工艺提炼高纯度硫酸钴溶液中的钴金属。其中工艺路线中产生的二氧化硫可通过双碱吸收装置进行处理后达标排放。电积槽采用聚乙烯材料制成。本专利技术制备出的高纯钴板内部致密，表面平整，厚度为1-2mm，经过辉光质谱检测仪检测纯度可达到99.9999%以上。实施例1一种制备超高纯钴板的方法，在电溶槽内加入3mol/L的硫酸500L，以电钴为阳极，以钛网为阴极，给定电流为150A，槽电压控制到1.5V，电溶槽内溶液pH达到3.5时停止电解溶解，电溶制备的硫酸钴溶液中的主控杂质含量指标如表所示：表2硫酸钴溶液化学分析结果（g/L）实施例2一种制备超高纯钴板的方法，在电溶槽内加入3mol/L的硫酸500L，以电钴为阳极，以钛网为阴极，给定电流为150A，槽电压控制到1.7V，电溶槽内溶液pH达到3.5时停止电解溶解，电溶制备的硫酸钴溶液中的主控杂质含量指标如表所示：表3硫酸钴溶液化学分析结果（g/L）实施例3硫酸钴溶液净化速度对净化效果的影响：a.将电解溶解制备的硫酸钴原液的浓度调节到80g/L，pH控制到4，将硫酸钴原液通过离子交换装置内的阴离子树脂711吸附除杂得到高纯度的硫酸钴溶液，控制溶液流出离子交换装置的流速为15L/h，实现硫酸钴溶液的深度净化，净化后硫酸钴溶液成分为：表4深度净化后硫酸钴溶液试验结果（g/L）b.将电解溶解制备的硫酸钴原液的浓度调节到80g/L，pH控制到4，将硫酸钴原液通过离子交换装置内的阴离子树脂711吸附除杂得到高纯度的硫酸钴溶液，控制溶液流出离子交换装置的流速为20L/h，实现硫酸钴溶液的深度净化，净化后硫酸钴溶液成分为：表5深度净化后硫酸钴溶液试验结果（g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备超高纯钴板的方法，其特征是在于以3N7电解钴为原料通过电溶制备硫酸钴溶液，再通过离子交换实现钴溶液的深度净化，在电积槽内采用电积精炼工艺提炼高纯度钴溶液中的钴金属，使钴在阴极种板上均匀析出成板的方法。

【技术特征摘要】
1.一种制备超高纯钴板的方法，其特征是在于以3N7电解钴为原料通过电溶制备硫酸钴溶液，再通过离子交换实现钴溶液的深度净化，在电积槽内采用电积精炼工艺提炼高纯度钴溶液中的钴金属，使钴在阴极种板上均匀析出成板的方法。2.根据权力要求1所述的一种制备高纯钴板的方法：以3N7电解钴为阳极，以钛网为阴极，设定电溶给定电流值为150A，槽电压为1.5V，制备出硫酸钴原液。3.根据权力要求1所述的一种制备超高纯钴板的方法：将硫酸钴原液的浓度调节到80...

【专利技术属性】
技术研发人员：常全忠，郭廷宏，杨晓艳，曹笃盟，陈文福，张亚东，王敏，陈学娇，马磊，石磊，谈应东，何艳，
申请(专利权)人：金川集团股份有限公司，兰州金川科技园有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62