一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法，涉及冶金技术领域。所述装置包括分离包，分离包中部设有振动器，分离包下方设有电磁搅拌器，分离包底部设有包底加热器，分离包放置在包底水冷装置上，包底水冷装置下方设置有电磁铁。利用含钴合金中各金属元素的居里点温度不同和结晶偏析的原理，将合金在熔融热态下放入特制的分离装置内进行振动、静置、控温、加诱晶剂、钴晶偏析、电磁吸附、脱钴金属排出，最终使得合金中的钴在分离包底部结晶富集并升温排出，达到将钴分离的目的。本发明专利技术节约投资、环保低碳，无传统湿法工艺产生的废液和废渣。有利于解决含钴合金中钴回收难的问题，适合在镍钴冶炼行业推广。适合在镍钴冶炼行业推广。适合在镍钴冶炼行业推广。

【技术实现步骤摘要】
一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，更具体的是涉及一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法，特别适用于从利用红土镍矿火法冶炼的含钴合金产品和含钴电池金属废料中富集分离钴。

技术介绍

[0002]镍和钴都是国家战略资源，都是新能源电池的核心原料之一。目前我国的镍产品大多采用红土镍矿冶炼生产镍铁合金，典型的工艺是采用回转窑+电炉的RKEF(Rotary kiln electric furnace)技术来冶炼高品位红土镍矿(干基原矿中Ni>1.3wt％)，同时一些工厂采用小型高炉冶炼低品位红土镍矿(干基原矿中Ni<1.2wt％)。常见红土镍矿原矿成分中含有0.01
‑
0.1wt％的钴元素，导致其冶炼产品中含有0.05
‑
1.0wt％的钴元素。
[0003]无论是RKEF工艺还是高炉工艺，其产品90％以上用作不锈钢原料：例如RKEF工艺生产的合金产品用来生产300系不锈钢(常见产品含镍约8
‑
12％)，而高炉产品则用来生产200系不锈钢(常见产品含镍约1
‑
2％)。
[0004]由于此类含钴合金中铁钴镍性质相似，目前受技术和经济性限制，在此类含钴合金中无法分离出钴，下游工序直接将合金中的钴带入了不锈钢中。
[0005]而在不锈钢中，过量的钴是有害的，其主要是两个方面的影响：第一，钴含量超过0.2wt％的不锈钢在下游加工变形抗力较大，不易加工且焊接性能下降，例如某些核电中不锈钢焊材要求钴含量小于0.20wt％；第二，当不锈钢中钴的含量大于0.3wt％时，其点蚀速率增加明显，说明钴可以降低不锈钢的耐点蚀性能。
[0006]同时，含钴的电池回收中也遇到分离回收难的问题。例如镍钴锰三元锂离子电池正极材料三元材料的分离回收往往采用湿法，造成大量的废液和废渣。
[0007]我国钴资源贫乏，目前大多原生钴资源主要从硫化镍矿和刚果金的铜镍伴生矿中采用湿法工艺提取钴。
[0008]2020年钴的平均价约为45万人民币/吨，是较为贵重的金属资源，从红土镍矿冶炼的合金中提炼钴有很重要的战略和经济意义。除了昂贵而又产生很多废渣废水的湿法工艺技术外，需要一种简单而又环保低碳的装备和方法，将含钴合金产品中的钴富集分离出来，减少红土镍矿火法冶炼产品中的钴的浪费，避免对下游不锈钢造成钴的危害。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提出一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法，以解决
技术介绍
中提出的问题。
[0010]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0011]一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，包括分离包2，所述分离包2顶部设有保温包盖1，分离包2中部设有振动器3，分离包2下方设有电磁搅拌器4，分离包2底部设有包底加热器5，分离包2底部放置在包底水冷装置6上，包底水冷装置6下方设置有电磁
铁7。
[0012]所述分离包2为倒锥体结构，锥体下表面积与上表面面积之比为1：5
‑
100。
[0013]所述分离包2外设置有固定支架8。
[0014]所述分离包2包括包耳201和包耳内设置的包体202，所述包体202内安装包身水冷系统203，包体202外部设有包身控温加热器204。
[0015]所述包体202上设有若干排液口205。
[0016]所述包体202由钢制外壳和钢制外壳内部砌筑的耐火材料构成。
[0017]一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的方法，包括以下步骤：
[0018]1)利用含钴合金中各元素的居里点温度不同和结晶偏析的原理，将含钴合金在熔融热态下放入所述分离钴的装置的分离包2内通过所述振动器3进行振动均质化、静置净化去渣；
[0019]2)打开包身水冷系统203，使得分离包2内的合金温度控制在1300
‑
1320℃；
[0020]3)通过包身控温加热器204使得液态含钴合金在其结晶点温度+100℃范围内；
[0021]4)打开电磁搅拌器4，并均匀地向分离包2内加入钴晶诱晶剂并逐步降温，使得液态合金内逐渐产生钴的偏析结晶晶核，晶核在电磁搅拌器4的作用下碰撞外部增加了磁场的分离包底部；
[0022]5)打开包底水冷装置6，再通过包底加热器5配合，在分离包2底部进一步控温使得底部液态合金温度在钴的居里点1150℃
±
50℃范围内，进一步促使晶核长大；
[0023]6)打开电磁铁7，大的晶核受到分离钴的装置底部电磁铁7的磁力吸附，使得钴晶核被磁力吸附在分离钴的装置底部富集并被冷却凝固，而在步骤4的温度下无磁的非钴合金继续被搅拌到分离包上部通过上方排出口排出，分离包底部富钴合金在包底加热器5的加热下熔融，通过最下面的排出口排出，完成合金中钴的分离。
[0024]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0025]1.本专利技术装置简单、占地面积小、投资小；可以直接在镍铁冶炼车间内设置此专利技术设计的装置来生产，大大节约了投资成本；
[0026]2.本专利技术利用高炉或矿热炉冶炼红土镍矿完成后，排出的熔融状态的含钴液态合金，节约了能源，无需再熔化加热；
[0027]3.本专利技术同时运用多种无重大污染物产生的冶金原理，非平衡凝固、不平衡结晶、控温偏析、磁吸富集，全过程无重大污染物质产生，环保低碳，为钴资源的获取开辟了一种新的工艺方法；
[0028]4.本专利技术有效解决了利用红土镍矿冶炼产品来冶炼不锈钢中钴超标的问题，优化了下游生产不锈钢的性能，解决了不锈钢中钴超标带来的点蚀问题，变害为宝；
[0029]5.本专利技术可配合三元电池正极材料废料提锂的工艺技术，承接其提锂工序完成后的含钴固废金属，将三元电池正极材料内最贵的锂(2021年11月锂平均价约115万/吨金属锂)和钴(2021年11月钴平均价约45万/吨金属钴)按序提取出来，将剩下的锰和镍作为特钢材料添加剂直接外销，其经济性和环保性大大加强。
附图说明
[0030]图1为本专利技术分离钴的装置的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术从红土镍矿生产含钴合金中分离钴的工艺流程图；
[0032]图3为本专利技术从含钴电池金属废料中富集分离钴的工艺流程图；
[0033]图4为本专利技术偏析结晶过程中电磁搅拌示意图；
[0034]图5为本专利技术铁钴镍合金偏析结晶完成后分离包内物相组份示意图；
[0035]图中所示：保温包盖1；分离包2；振动器3；电磁搅拌器4；包底加热器5；包底水冷装置6；电磁铁7；固定支架8；包耳201；包体202；包身水冷系统203；包身控温加热器204；排液口205。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，包括分离包(2)，其特征在于，所述分离包(2)顶部设有保温包盖(1)，分离包(2)中部设有振动器(3)，分离包(2)下方设有电磁搅拌器(4)，分离包(2)底部设有包底加热器(5)，分离包(2)底部放置在包底水冷装置(6)上，包底水冷装置(6)下方设置有电磁铁(7)。2.根据权利要求1所述的一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，其特征在于：所述分离包(2)为倒锥体结构，锥体下表面积与上表面面积之比为1：5
‑
100。3.根据权利要求1所述的一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，其特征在于：所述分离包(2)外设置有固定支架(8)。4.根据权利要求1所述的一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，其特征在于：所述分离包(2)包括包耳(201)和包耳内设置的包体(202)，所述包体(202)内安装包身水冷系统(203)，包体(202)外部设有包身控温加热器(204)。5.根据权利要求4所述的一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，其特征在于：所述包体(202)上设有若干排液口(205)。6.根据权利要求4所述的一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，其特征在于：所述包体(202)由钢制外壳和钢制外壳内部砌筑的耐火材料构成。7.一种采用如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈崇学，
申请(专利权)人：甘肃金麓银峰冶金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：