[发明专利]一种采用高电流密度硫酸电解质生产金属钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电积钴的生产方法，尤其是一种采用高电流密度硫酸电解质生产金属钴的方法。 

技术背景

目前，比较常用的生产金属钴的工业方法为：经火法冶炼工艺，产出粗制钴阳极板后，进行电解工艺精练，并应用可溶阳极技术生产金属钴产品。这种工艺组合采用了火法和湿法冶金生产金属钴的生产工艺，存在工艺复杂，金属回收率低，资金投入量大，不利于环境保护等缺点，因而逐步被全湿法冶金的不溶阳极电解沉积法所代替。用不溶阳极从含钴溶液中电解沉积金属钴常用硫酸盐电解质和氯化物电介质，在氯化物体系中，电流密度一般控制在350-500A/m²，而硫酸盐体系则只能200A/m²左右。由于在盐酸体系中生产金属钴会有大量氯气在阳极电解析出，必须对生产环境进行密封以及建立配套的氯气吸收系统才能进行生产，这样不但大大加大了运行成本，而且对环境有极大的潜在危险。近年来，国内存在的普通非盐酸体系进行电积生产金属钴的方法，是利用CoCl₂萃取转型成CoSO₄，将盐酸体系转换到非盐酸体系，避免金属钴生产造成对环境的重大污染和人员的安全威胁，但是萃取转型工艺烦琐、电效低、生产能力低、金属品质不高。 

本发明目的在于解决上述已有技术存在的问题，提供一种采用高电流密度硫酸电解质生产金属钴的方法。 

本发明的技术方案是：所述方法包括如下工序：浸取钴—萃取分离、提纯CoSO₄溶液—高效诱导除油—制备钴电解液—电积生产金属钴；其中： 

浸取钴：含钴原料在反应槽中液固比4∶1，在搅拌条件下加入浓硫酸和通入二氧化硫，在80-85℃条件下反应，反应终点PH值为2；经检测反应后渣含Co小于0.2％，加碳酸氢铵固体将溶液调至PH为3.7-4.2，除杂质；加入NH₄F，除去钙、镁；经固液分离后得到CoSO₄溶液； 

萃取分离、提纯CoSO₄溶液：通过萃取剂分离，控制CoSO₄溶液中杂质含量达到Fe＜0.0001g/l、Mn＜0.0001g/l、Zn＜0.0001g/l、Cu＜0.0001g/l、Ni＜0.0001g/l； 

高效诱导除油：717阴离子交换树脂和聚丙稀颗粒按重量比1∶1配制成高效树脂，用高效树脂吸收CoSO₄溶液中悬浮、乳化及溶解的有机物； 

制备钴电解液：高效诱导除油的CoSO₄溶液经强化过滤后，除去细小固体颗粒物，得到高纯CoSO₄溶液，经硫酸钴电解液调配槽配制成含Co为55-62g/l、酸浓度为165-175g/l、温度65℃的CoSO₄电解液，此电解液经高位槽流入电解沉积槽； 

电积生产金属钴：CoSO₄电解液流入电解槽维持在3.0-3.2L/min·m²阴极表面积，流入电解液Co浓度55-62g/l、酸浓度165-175g/l，流出电解液Co浓度45-52g/l、酸浓度170-180g/l，电解槽中电积液温度为70℃，接通直流电源后进行钴电积生产的电流密度400-600A/m²，经3-4天的阴级生产周期后，钴板厚度达到4-6mm，出槽，将钴板从阴级板上剥离，经烫洗和检验后即得。 

电解液经过连续电解后，杂质含量升高，返回萃取分离、提纯CoSO₄溶液工序，循环利用，达到零污染。 

所述的高电流密度对比常规生产控制的电流密度提高了100％以上，达到400-600A/m²，且电流密度可调节范围广。 

本发明的有益效果是，本发明是采用硫酸电解质生产金属钴，避免了盐酸电解质生产金属钴对环境带来的潜在危险，也没有非盐酸电解质生产金属钴烦琐的萃取转型过程，电效低、生产能力低、金属品质不高等问题；简化了生产流程；同时确保所有过程均未进入钠离子、氯离子；采用高电流密度减短了生产周期，解决了板面结瘤、物理规格不好、温度较高、添 加剂较多等一些阴极钴的质量工艺难控制的问题；强化了电解生产，降低了电能消耗，避免了对环境的污染。由于采用萃取分离、高效诱导除油、强化过滤、高电流密度技术，电解液中杂质Fe＜0.0001g/l、Mn＜0.0001g/l、Zn＜0.0001g/l、Cu＜0.0001g/l、Ni＜0.0001g/l，生产高品质金属钴。