[发明专利]一种大流量下制备电积钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电积钴的制备，特别是一种大流量下制备电积钴的方法。

背景技术

钴具有耐腐蚀、熔点高、强磁性等优良性能，是各种特殊钢、耐热合金、抗腐蚀合金、磁性合金等的重要原料，广泛应用于航空航天、机械制造、电池等领域。纯度较高的钴广泛应用于磁性材料、超级合金材料；纯度达到99.999%以上的钴可用作先进电子元件的靶材。

钴的生产方法一般采用电积的方式，由硫酸钴或氯化钴溶液电积得到，以氯化钴溶液为例，电积过程中的反应原理如下所示：

阴极：Co²⁺+2e^-=Co；

      　2H⁺+2e^-=H₂；

阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂；

Co²⁺+30H^--e^-=Co00H+H₂0；

2H₂0-4e^-=4H⁺+0₂。

现有的电积钴生产方法在加工过程中电流效率不高，电积时间长，生产的电积钴无论从纯度还是回收率都很难达到要求，具体而言存在以下这些问题：

1.在电积过程中，存在浓差极化，电流效率很低，传统电解一般在60%~80%。

2.传统电解工艺电解电流较小，一般在200~300A/m²，电积时间较长。

3.阳极放电发生氧化反应后会产生氯气和少量氧气与水反应生成的次氯酸等会氧化阴极钴，使电积钴产品中含氧等杂质，降低钴的纯度。

4.采用敞口开放式电解槽，电解槽中钴溶液直接暴露在空气里，作业时导电棒上的铜屑、铁屑以及粉尘等杂物随时会污染电积液，导致电钴产品质量难以保障。

5.传统的方法中，为了达到要求需添加硼酸、糖精钠等添加剂以保证产品的质量，这样有可能对电积后液的后续处理工序造成二次污染。

6.传统的电积方式，溶液的处理范围为60~100g/l以上，60g/l以下很难处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种大流量下制备电积钴的方法，其通过提高电积前液流量，以降低因阴极附近离子浓度降低而引起的阴极极化现象；而且在高流量的情况下，阳极产生的氯气可以被及时的带走，以免其在电积前液中形成次氯酸氧化阴极钴而影响电积钴的纯度。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种大流量下制备电积钴的方法，其步骤如下：以湿法冶金生产所得除油后氯化钴溶液为原料，用纯水将其稀释，使氯化钴溶液中的Co²⁺为30~100g/l，作为电积前液；在封闭的电积装置中，在5~15m³/h·m²的大流量(即高流量)下对电积前液进行电积。

进一步，所述封闭的电积装置包括依次串联的钴液循环槽、密闭式电解槽、气液分离器、氯气收集装置和真空负压装置，密闭式电解槽中阳极析出的氯气与电积后液一起进入气液分离器中，通过气液分离器进行真空脱氯，得到脱氯钴液和氯气，所述的脱氯钴液返回到钴液循环槽中作为电积前液，当钴液循环槽流出的钴液的Co²⁺低于30g/l时直接返回至湿法冶金生产中的萃取工序，所述的氯气经氯气收集装置进入真空负压装置。

进一步，电积完毕后得到的阴极钴板，经出槽、剥板、洗涤和剪板后得到成品钴片；从真空负压装置出来的真空脱除氯气经纯水洗涤、浓硫酸脱水干燥后，与高纯氢气一起在盐酸合成装置中合成得到氯化氢，采用纯水吸收，得到高纯盐酸，生成的高纯盐酸返回到萃取工序回用。

进一步，在电积过程中，电积前液的温度控制在30~50℃，电解槽电压为2.4~2.8V，电积前液的pH值为1.5~3.0。

进一步，在电积过程中，封闭的电积装置维持负压在0.03~0.08MPa。

进一步，电积时的电流密度为500~800A/m²。

与现有方法相比，本发明具有以下优点：

1.在制备电积钴的过程中，采用高流量可减少阴极极化，电流效率高，可以达到95%以上，直流电耗低。

2.在制备电积钴的过程中，采用高流量，可以及时带走阳极产生的氯气和氧气，防止其氧化阴极钴以保证产品质量。