[发明专利]从含钴合金分离钴的方法及硫酸钴产品

说明书

技术领域

本发明涉及能源材料技术领域，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。

背景技术

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

Lidia Burzyn Ska等（Lidia Burzyn Ska，Ewa Rudnik，Wanda Gumo wska。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。

Lidia Burzyn Ska等（Lidia Burzyn Ska，Wanda Gumowska，Ewa Rudnik。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。

发明内容

本发明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。

本发明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，本发明通过电溶解-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，本发明首先将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，本发明采用的技术方案是，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