从含钴合金分离钴的方法及硫酸钴产品技术

本发明专利技术提供一种从含钴合金中分离钴的方法，该方法包括如下步骤：（1）电溶解；（2）电解；（3）除杂、干燥。本发明专利技术将Cu-Co-Fe合金进行电溶解，电溶解后的溶液进行电解，将电解溶液除杂后浓缩干燥，所得CoSO4·7H2O产品中Co的重量百分比含量≥20.92%，满足三元正极材料的需求。

【技术实现步骤摘要】
从含钴合金分离钴的方法及硫酸钴产品
本专利技术涉及能源材料
，特别是涉及一种从含钴合金中分离钴的方法，获得了满足三元正极材料所需的高纯钴盐产品。
技术介绍
随着锂离子二次电池特别是三元正极材料的大规模应用，钴的分离提纯和回收利用得到了重视，常见的Cu-Co-Fe合金中，前人对钴、铜的回收提取做了大量的工作，主要有电溶解法，混酸浸出法，硫酸化焙烧法等。电解析钴的方法较多，按电解溶液大致可分为氨性氯化铵溶液体系，硫酸铵溶液体系，硫酸式盐酸的体系等。张愈祖等（张愈祖，蔡传算。高温合金废料中铜钴的回收[J]。铜业工程，2000，20(2)：34-36）报道了在H2SO4和HCl体系电溶解和萃取法处理铜钴合金的方法，结果表明Cu、Co、Ni、Fe都能溶入电解液，以CuSO445g/L-H2SO4100g/L电溶解4h后溶液中Co15.69g/L、Cu16.75g/L、Fe12.22g/L、Mn0.12g/L、Ni0.026g/L(656A/M2)，以H2SO41mol/L钛板为阴极电溶解48h后溶液中Co48.75g/L、Cu4.00g/L、Fe28.68g/L、Zn0.036g/L、Ni0.35g/L、Mn0.16g/L、Ca0.33g/L，该方法溶出效率较高，但溶液中并存大量混生元素，需经较为聚杂的分离萃取分离工序获得硬度合金级的氧化钴粉，其成分如表1所示。表1氧化钴粉的分析结果LidiaBurzynSka等（LidiaBurzynSka，EwaRudnik，WandaGumowska。相结构对铜钴铁合金在硫酸溶液中的溶解及金属回收的影响[J]。湿法冶金术，2004，71：457-463）报道了高铜合金在(NH4)2SO4溶液电解，钴和铁残留在粘渣中，需进一步的酸溶分离及纯化处理。LidiaBurzynSka等（LidiaBurzynSka，WandaGumowska，EwaRudnik。Cu-Co-Fe合金的成分对其在含氨溶液中溶解性的影响[J]。湿法冶金术，2004，71：447-455）报道了Cu-Co-Fe合金在(NH4)2SO4溶液中的电化学溶解，铜存于阴极混中，铁钴积聚在溶液中，需对高浓度的铁、钴进行分离。廖春发等（廖春发，邓佐国。从铜铁钴合金渣中制取氧化钴的工艺研究[J]。江西有色金属，1999，13(2)：24-27）报道了硫酸体系电解，漂水析钴的方法，铜回收率高，但需析钴-酸溶-沉钴工序，成本较高。文献报道方法均需要对电解液中的Cu、Co、Fe实行繁复的分离提纯工艺，由于合金元素浓度较高，且分离困难，造成成本高，获得的钴纯度低。
技术实现思路
本专利技术采用电溶解和过电解分离方法，经简单除杂分离获得了满足三元正极材料所需的高纯钴盐产品，解决了品质和成本问题。本专利技术解决的技术问题在于提供一种满足三元正极材料所需的高纯钴盐产品的分离提纯方法，解决了溶解和分离问题，所得钴盐为CoSO4·7H2O，其中Co的重量百分比含量≥20.92%。为解决上述技术问题，本专利技术通过电溶解-电解工艺解决了分离纯化过程复杂、成本高的问题。具体来说，本专利技术首先将Cu-Co-Fe合金进行电溶解，再将电溶解溶液进行电解，电解后的溶液除杂后浓缩结晶，结晶干燥制成CoSO4·7H2O产品，所得产品在含钴量方面取得了预料不到的有益效果。具体而言，本专利技术采用的技术方案是，一种从含钴金属中分离钴的方法，该方法包括以下步骤：（1）电溶解以Cu-Co-Fe合金为阳极，以浓度为30-100g/L的H2SO4为电解液，在电流密度为40-100A/m2条件下进行电溶解，至CoSO4浓度为50-200g/L时停止电溶解；其中，在阴极上析出铜粉；（2）电解将步骤（1）电溶解后得到的溶液移至电解槽内，在电流密度为10-40A/m2的条件下进行电解，待溶液中Cu2+含量小于0.02ppm时，停止电解；其中，在阳极上沉积四氧化三铁，在阴极上析出铜粉；（3）除杂、干燥将步骤（2）电解后得到的溶液除杂并固液分离，固液分离所得滤液经浓缩、结晶、干燥，获得CoSO4·7H2O产品。前述的从含钴合金中分离钴的方法，Cu-Co-Fe合金中，以重量百分比计，Cu含量为7-38%，Co含量为5-65%，Fe含量为11-37%。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（1）中，电溶解过程需要不断补充H2SO4，使H2SO4浓度保持在30-100g/L。前述的从含钴合金中分离钴的方法，电溶解过程以Cu为阴极，电解过程以锆管为阳极，以铜管为阴极。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（1）中，所述电溶解在温度为20-100℃，优选50-60℃下进行。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（1）中，所述电解液H2SO4浓度为40-50g/L；所述电流密度为45-55A/m2；至CoSO4浓度为130-150g/L时停止电溶解。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（1）中，在阴极上析出的铜粉经收集、洗涤后回收，洗涤水回至电溶解工序循环利用。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（2）中，所述电解在温度为40-50℃下进行。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（2）中，所述电流密度为20-25A/m2。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（2）中，在阴极上析出的铜经收集、洗涤后回收铜，洗涤水回至电溶解工序循环利用；在阳极上沉积的四氧化三铁经收集、洗涤后制备四氧化三铁，洗涤水回至电溶解工序循环利用。前述的从含钴合金中分离钴的方法，步骤（3）中，所述除杂步骤是依次加入双氧水、液氨、CoS进行除杂。采用上述的技术方案，至少具有如下有益效果：1.本专利技术采用电溶解-电解工艺制备CoSO4·7H2O产品，解决了溶解、分离提纯过程复杂、成本高的问题；2.本专利技术所得的CoSO4·7H2O产品，纯度高，其Co的重量百分比含量≥20.92%，Co含量高，满足三元正极材料的需求；3.本专利技术所得的CoSO4·7H2O产品，其K含量＜10.0ppm，Na含量＜10.0ppm，Ca含量＜20.0ppm，Mg含量＜10.0ppm，Ni含量＜0.5ppm，Cu含量在0.03-0.05ppm之间，Fe含量在0.58-2.31ppm之间，杂质含量低。附图说明图1为本专利技术的主要工艺流程图。具体实施方式现有技术的方法均需要对电解液中的Cu、Co、Fe实行繁复的分离提纯工艺，由于合金元素浓度较高，且分离困难，造成成本高，获得的钴纯度低。本专利技术首先将Cu-Co-Fe合金进行电溶解，再将电溶解溶液进行电解，电解后的溶液除杂后浓缩结晶，然后将结晶干燥制成CoSO4·7H2O产品，所得产品在含钴量方面取得了预料不到的有益效果。下面详细说明本专利技术从含钴合金中分离钴的方法，以阐述本专利技术所采用的方法的特征以及证明本专利技术的效果。一.电溶解以Cu-Co-Fe合金为阳极，以Cu为阴极，以浓度为30-100g/L（优选40-50g/L）的H2SO4为电解液，在温度为20-100℃（优选50-60℃），电流密度为40-100A/m2（优选45-55A/m2）条件下进行电溶解，至CoSO4浓度为50-200g/L（优选130-150g/L）时停止电溶解；其中，在阴极上析出铜粉，铜粉经收集、洗涤后回收，洗涤水回至电溶解工序循环利用。常规的Cu-Co本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含钴合金中分离钴的方法，该方法包括如下步骤：（1）电溶解以Cu?Co?Fe合金为阳极，以浓度为30?100g/L的H2SO4为电解液，在电流密度为40?100A/m2条件下进行电溶解，至CoSO4浓度为50?200g/L时停止电溶解；其中，在阴极上析出铜粉；（2）电解将步骤（1）电溶解后得到的溶液移至电解槽内，在电流密度为10?40A/m2的条件下进行电解，待溶液中Cu2+含量小于0.02ppm时停止电解；其中，在阳极上沉积四氧化三铁，在阴极上析出铜粉；（3）除杂、干燥将步骤（2）电解后得到的溶液除杂并固液分离，固液分离所得滤液经浓缩、结晶、干燥，获得CoSO4·7H2O产品。

【技术特征摘要】
1.一种从含钴合金中分离钴的方法，该方法包括如下步骤：(1)电溶解以Cu-Co-Fe合金为阳极，以浓度为30-100g/L的H2SO4为电解液，在电流密度为40-100A/m2条件下进行电溶解，至CoSO4浓度为50-200g/L时停止电溶解；(2)电解将步骤(1)电溶解后得到的溶液移至电解槽内，在电流密度为10-40A/m2的条件下进行电解，待溶液中Cu2+含量小于0.02ppm时停止电解；(3)除杂、干燥将步骤(2)电解后得到的溶液除杂并固液分离，固液分离所得滤液经浓缩、结晶、干燥，获得CoSO4·7H2O产品。2.根据权利要求1所述的从含钴合金中分离钴的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电溶解过程需要不断补充H2SO4，使H2SO4浓度保持在30-100g/L。3.根据权利要求1或2所述的从含钴合金中分离钴的方法，其特征在于，所述电溶解过程以Cu为阴极；所述电解过程以锆管为阳极，以铜管为阴极。4.根据权利要求1或2所述的从含钴合金中分离钴的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴筱菁，
申请(专利权)人：深圳市新昊青科技有限公司，
类型：发明
国别省市：