钴的萃取电解法分离回收

钴提取分离技术的详细介绍钴是一种重要的金属元素，广泛应用于电池制造、合金制备、催化剂制备等领域。

钴的提取分离技术主要包括湿法和干法两种方法。

湿法方法包括氧化法、碱法、硝酸溶液法等，干法方法包括高温还原法和电解法等。

1.湿法方法湿法方法是通过将钴的矿石或其它含钴物质经过一系列的化学反应，使其转化为可溶性的化合物，然后从溶液中分离出钴。

1.1氧化法氧化法是将含钴矿石或其它含钴物质与氯气或氧气反应，将钴转化为氧化钴。

然后将氧化钴与其他杂质进行分离，得到纯度较高的氧化钴。

最后，将氧化钴再还原为金属钴。

1.2碱法碱法是将含钴矿石或其它含钴物质与碱性浸出剂（如氢氧化钠）进行反应，使其转化为可溶性的钴盐。

然后通过调节溶液的酸碱度、温度、压力等条件，将杂质与钴盐分离。

最后，通过还原等工艺将钴盐得到纯度较高的钴金属。

1.3硝酸溶液法硝酸溶液法是将含钴矿石或其它含钴物质与硝酸进行反应，使其转化为可溶性的钴盐。

然后通过溶液的pH调节、溶解温度、浓度等方式，将杂质与钴盐分离。

最后，通过还原和纯化工艺将钴盐得到纯度较高的钴金属。

2.干法方法干法方法是通过高温热处理或电化学方法将含钴物质转化为可溶性或可导电的钴化合物，从而实现钴的分离。

2.1高温还原法高温还原法是将含钴矿石或其它含钴物质经过高温处理，如焙烧、加热等，使其转化为可溶性或可还原的钴化合物。

然后通过进一步分离和纯化工艺，得到纯度较高的钴金属。

2.2电解法电解法是将含钴物质溶解在适当的电解质溶液中，然后通过电解的方式将钴离子还原为钴金属。

电解过程中还可以通过调节电解条件，如电流密度、温度、pH等，来控制钴的析出速率和纯度。

钴的提取分离技术的选择取决于原料的性质、纯度要求、生产规模等因素。

不同的方法有其优缺点，选择合适的方法需要考虑技术经济性、环境影响等综合因素。

此外，还应注意安全生产和节约能源的方面，综合考虑技术、经济、环境等因素，选择最合适的钴提取分离技术。

分类号：密级：公开学号：******* 单位代码：10407硕士学位论文论文题目: 氨性体系加压浸出氧化铜钴矿的工艺研究研究方向湿法冶金专业名称有色金属冶金研究生姓名黄涛导师姓名、职称刘建华副教授二零一二年五月二十八日江西·赣州摘要钴是重要的战略金属，被广泛应用于航空、电器、化学工业等方面，同时也是超级合金和合金钢的重要添加剂。

伴随着世界工业化、城镇化的步伐加快，能源日显紧缺，电池的用途愈来愈广，而钴是电池中的重要金属，预计钴资源的开发和利用在未来的一段时间内将出现新的高潮。

我国钴资源短缺，原料基本依靠进口。

本课题来源于国内某钴冶炼厂，其原料是刚果进口的氧化铜钴矿，原矿铜钴品位较低，运输成本高，如在原矿产地采用氨性加压浸出，氨浸液直接经蒸氨得到钴铜混合料，蒸氨冷凝液与残液返回浸矿，钴铜混合料运输回国，可大大降低运输成本。

钴铜混合料运回国内后，采用传统的酸溶、萃取分离钴铜与少量杂质金属离子，生产钴盐工艺，可节约大量的酸碱用量及劳动力，减少废渣和废水的排放，达到更清洁化生产的目的。

现有钴冶炼工艺主要是采用酸法浸出，本课题提出了氨法加压浸出氧化铜钴矿的新方法。

在氨性体系中，浸出具有选择性，钴、铜、镍、锌等有价金属以氨配离子形式进入浸出液，而钙、镁、铁等金属几乎不进入浸出液。

本课题在研究NH3-(NH4)2SO4-H2O体系的加压浸出实验过程中，考察了总氨浓度、氨铵比、还原剂用量、温度、液固比、时间及矿样粒度对Cu、Co浸出率的影响。

同时通过合理的设计实验工艺流程，达到了降低还原剂用量的目的，确定了浸出的最佳条件为：两段浸出、矿样粒度95%≤300目、高压浸出温度100℃、液固比为6、氨铵比为2:1、总氨浓度为7mol·L-1的条件下，一段浸出和二段浸出还原剂用量分别为所取矿中钴总量0.5倍和1倍（摩尔比）。

试验证明铜钴浸出率均可达到95%以上。

蒸氨过程中考察了蒸馏量与沉钴的关系。

实验证明，当蒸馏量达30%时，蒸馏残液中钴浓度仅为0.0071g·L-1，蒸馏沉渣中钴为34.49%、铜为18.39%，与原矿相比钴、铜含量提高了约5～10倍。

Vol. 39 No. 6(Sum. 174)Dec. 2020第39卷第6期（总第174期）2020牟12月湿法冶金 .Hydrometallurgy of China 用P507从高浓度氯化钻溶液中萃取分离钻鎳试验研究于凯1,艾峥喋踣，谢宏伟1,刘吉利1,宁志强1（1.东北大学冶金学院，辽宁沈阳110819；2.东北大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110819；3.东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室，辽宁沈阳110819）摘要:研究了采用钠皂化P507（2-乙基己基麟酸单-2-乙基己基脂）从电解精炼制备超高纯钻的高浓度氯化钻 电解质水溶液中萃取分离钻、镰，考察了振荡时间、静置分相时间、温度、相比（Vo/V a ）.P507体积分数及有机相皂化率对萃取的影响。

结果表明：在振荡时间15 min 、静置分相时间10 min 、温度20 °C 、初始水相pH =3. 50、相比V o /V a = l/l,P507体积分数20%及有机相皂化率65%条件下，钻、镰分离比为2 940/1,二者得到 有效分离。

关键词：氯化钻溶液;溶剂萃取;P507；钻;镰；分离中图分类号：TF804. 2；TF815；TF816文献标识码：A 文章编号：1009-2617（2020）06-0502-05DOI ：10. 13355/j. cnki. sfyj. 2020. 06. 010高纯钻（99. 99%〜99. 995%,4〜4. 5 N ）具 有特殊结构和性能，在功能薄膜、磁传感、磁记录 溅射靶材，高纯试剂及标样配置等领域被广泛应 用〔询，而超高纯钻（99. 999%,5N ）在大型集成电 路制备中的应用更是被高度关注4勺。

超高纯钻主要是通过在高浓度氯化钻电解质水溶液中电解 精炼高纯钻阳极而制得曲同，因此，研究净化、提纯高浓度氯化钻电解质水溶液有重要意义间O钻、锦性质相似，两者的分离一直是研究的重 点和难点E7-10] o 分离钻、锦有萃取法、膜分离法、 离子交换法等,其中萃取法因适用于大规模生产而备受关注“诃。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟钴的冶炼回收工艺加工生产金属钴和高纯度氧化钴的技术要求高，冶炼流程复杂，加上能耗高和污染等问题，一般不适合民间冶炼。

根据不同炼钴原料主要有如下几种冶炼回收工艺。

1.钴土矿冶炼工艺建国初期，钴土矿主要作为制取氧化钴的原料。

工艺流程大体上是将钴土矿用鼓风炉或电弧炉还原熔炼成钴铁，经退火或焙烧后，用酸浸得到含钴溶液，再经净化处理，沉淀出亚硝酸钴钾，然后焙解和粉碎制得工业氧化钴粉。

潮州冶炼厂和赣州钴冶炼厂等厂家曾采用此工艺回收过钴。

现在已没有厂家利用这种原料生产钴产品了。

2.钴硫精矿的冶炼工艺国内将含钴的黄铁矿和磁黄铁矿精矿通称钴硫精矿，是国内主要炼钴原料之一。

南京钢厂、葫芦岛锌厂、湖北光化磷肥厂和山东淄博钴厂四个厂家利用这种原料。

其中葫芦岛锌厂的产品是二号电钴，采用硫酸化焙烧→浸出→脂肪酸脱铁铜→沉钴→还原铸阳极→阳极液净化→隔膜电解的方法，因生产成本高，现已停产。

南京钢厂曾采用氧化焙烧——烧渣中温氯化焙烧工艺，湖北光化磷肥厂采用氧化焙烧——烧渣硫酸化焙烧工艺。

但由于钴硫精矿含钴太低，一般都小于0.3％，加上回收钴的工艺流程复杂，普遍无利可图，所以，这些厂在生产一段时间后，又停止了生产。

山东淄博钴厂利用钴硫精矿和含钴原料生产硫化钴、氧化钴、氯化钴、硫酸钴等产品。

3.砷钴矿冶炼工艺赣州钴冶炼厂是国内唯一使用这种原料的厂家，原料从摩洛哥进口，该厂采用电炉熔炼→脱砷焙烧→二段浸出除铁砷→Na2S2O3脱铜→沉钴→还原铸阳极→净化→隔膜电解法生产氧化钴和电钴。

4.冶炼副产品中提钴的冶炼工艺镍电解液净化产出的钴渣为主要原料。

甘肃金川有色金属公司的生产流程为钴渣→浸出除铁→二次沉钴→还原铸阳极→阳极液净化→隔膜电解。

该公司在许多生产、设计和科研单位的协助下在大量试验研究基础上确定了转炉渣提钴新工艺，该工艺采用电炉。

钴的浸出电解法分离回收钴是一种重要的工业金属，广泛应用于电池、合金、催化剂等领域。

然而，目前大多数钴资源依赖于有限的天然矿石，面临着日益紧张的供应压力。

因此，开发有效的钴回收和分离技术，对于实现钴资源的可持续利用具有重要意义。

其中，钴的浸出电解法作为一种常用的分离回收方法，具备着广阔的应用前景。

本文将就钴的浸出电解法的原理、工艺流程、优缺点以及最新研究进展进行探讨。

一、钴的浸出电解法原理钴的浸出电解法是通过化学方式将锅炉炉渣中的钴以离子形式溶解出来，再经过电解法将溶解的钴离子还原为钴金属。

该方法主要基于钴离子在电解质溶液中的特殊电化学性质，通过调节溶液的pH值、电流密度、温度等参数，实现钴离子的溶解和电还原。

二、钴的浸出电解法工艺流程（1）浸出过程：首先将钴矿石破碎，然后经过浸出剂处理，使其中的钴溶解为钴离子。

浸出过程中，常用的浸出剂有硫酸、氯化钠等。

浸出时间和温度的控制十分重要，可以通过实验确定最佳的工艺条件。

（2）电解过程：将浸出液装入电解槽中，作为阳极法还原钴离子。

通过施加恰当的电流密度，在电解质溶液中生成大量的氢气和金属钴，实现钴的回收和分离。

电解过程中，要注意控制电流密度、电解温度等因素，以提高电解效率和产物纯度。

三、钴的浸出电解法的优缺点（1）优点：a. 钴的浸出电解法能够高效地回收和分离钴金属，具有较高的原子利用率。

b. 工艺流程相对简单，易于操作和控制。

c. 可以适应不同来源的钴矿石，对原料要求较低。

d. 回收的钴金属质量优良，可直接用于工业应用。

（2）缺点：a. 浸出电解法的过程中产生大量废液，对环境造成一定的负面影响，需要进行有效的废液处理。

b. 电解槽中的电极材料容易受到钴离子的腐蚀，导致电极寿命减短，增加了生产成本。

c. 电解过程中会产生氢气，需要进行合理处理避免安全隐患。

四、钴的浸出电解法的最新研究进展近年来，为了进一步提高钴的浸出电解法的效率和环境友好性，研究人员提出了一系列的改进方法。

钴的溶液浸出萃取电解法分离回收钴，作为重要的金属元素，被广泛运用于许多领域，包括电池制造、合金生产以及化工行业。

然而，钴的回收与再利用成为当今研究和关注的焦点之一。

在这个过程中，溶液浸出、萃取和电解等方法成为分离和回收钴的重要技术手段。

### 钴的溶液浸出钴通常存在于废弃电池、废旧设备或含钴矿石中。

钴的溶液浸出是指将这些含钴的物质置于溶剂中，通过化学反应将钴从固体基质中释放出来。

这个过程的效率和质量取决于溶剂的选择、温度和pH值等条件。

利用浸出技术，钴可从原始来源中被有效地提取出来。

### 萃取分离在溶液浸出的过程中，需要对混合液中的钴进行分离。

这时，萃取技术是一种关键的方法。

它通过在溶液中引入有选择性的提取剂来分离钴离子。

这些提取剂能与钴离子形成配合物，从而被分离出来。

选择合适的提取剂和调节萃取条件对于高效地分离钴至关重要。

### 电解回收萃取后得到的钴溶液需要经过电解过程来得到纯度更高的钴。

电解是将溶液置于电解槽中，施加电流使得钴离子在电极上析出，从而得到纯净的钴金属。

这个阶段的控制与操作对于生产高纯度的钴具有重要意义。

### 技术发展与前景随着科技的进步和环保意识的提高，钴的回收技术也在不断创新和改进。

有机溶剂萃取、膜分离等新技术的引入为提高钴回收率和降低生产成本提供了新思路。

此外，更加绿色和可持续的方法也在被研究，以减少对环境的影响。

### 结语钴的溶液浸出、萃取和电解法分离回收是一项复杂而关键的技术链条，对于促进资源再利用和环境保护具有重要意义。

随着科学技术的不断发展，我们可以预见这些技术会更加完善和成熟，为钴资源的高效回收和再利用提供更多可能。

通过钴的溶液浸出、萃取与电解法分离回收的过程，我们可以更好地了解这些技术在实现资源可持续利用方面的作用和重要性。

高纯钴的制备技术 2010-12-3 15:50:46 浏览： 538 次我要评论[导读]对目前高纯钴的制备方法进行了综述和评价。

制备高纯钴的冶金工艺过程主要包括萃取法、膜分离法、离子交换法、电解法、区域熔炼法等，这些方法在除杂方面发挥着不同的作用。

溶剂萃取法对大多数金属离子有很好的效果，但对 Ni，cu，Zn 等金属离子的分离效果相对较差；膜分离法存在稳定性差、成本高的缺点；离子交换和萃取色层法对分离性质相近的元素有较好的效果，但存在容量低等问题；区域熔炼过程可以去除金属钴中的碱金属、碱土金属和气体杂质，并有利于生成纯度高、RRR 值大的完整钴单晶。

在总结上述各方法特点的基础上，提出了制备高纯钴的合理工艺。

一、前言纯度为99.9％～99.99％的钴已经广泛应用于磁性材料、超级合金的制造，99.999％甚至更高纯度的钴则用来做为先进电子元件的靶材。

钴靶材中的杂质会影响电子器件的使用性能：碱金属（如Na，K）、非金属（S，C，P）等杂质可以在半导体之间迁移，从而影响其性能；Fe会导致电子器件磁性能的不一致；Ti，Cr，Cu元素会影响半导体元件的导电性能；气体杂质（如O）可以增加半导体元件中的Co和CoSi2的电阻；Ni会影响半导体的界面性能；放射性元素如U，Th可以辐射出α射线，使半导体失效。

因此，研究高纯钴的制备方法对提高钴靶材的质量有着重要的意义。

在国际上，1956年美国矿业局（Bureau of Mines）首次制备出纯度为99.99％高纯钴。

K.K.Kershner等人通过阳离子交换法和沉淀法除去四氨合钴（Ⅲ）盐酸盐溶液中的铁、铜、镍等杂质，最后采用汞阴极电解法制备出高纯钴。

随着离子交换法的发展和高效萃取剂P507，Cynex272，Cynex301等的出现，钴溶液提纯技术得到长足发展。

美国、加拿大、日本、韩国等国在钴提纯技术上进行了大量研究工作，其中以日本最为突出。

日本JMc公司于1997年开始生产高纯钴，现有99.998％高纯钴产品。

环保与节能42 |2019年7月波电流，电解至电极材料从集流体表面脱落后，将集流体、电极材料从电解槽中取出，分离集流体与电极材料，集流体和电极材料回收率分别高达92%和99%[4]。

电解剥离可实现集流体与电极材料的分离，但无法进一步回收电极材料中的金属。

2 电积电积法是在直流电场作用下直接从富含金属的浸出溶液中获得纯金属的技术，一般先采用包括氧化性物质的酸性电解液浸出废旧锂离子电池的电极材料，然后对浸出液直接进行电积或是萃取后再电积。

申勇峰采用硫酸浸出-电积工艺从废锂离子电池中回收钴，将废锂离子电池经硫酸全浸、碳酸钠中和除铁和铝、过滤，用制作的钴始极片为阴极，钛板作阳极，将除杂所得到的过滤溶液直接进行电积，电流密度235A/m 2，电解液温度55～60℃，所得电钴表面平整，钴直收率大于93%[5]。

何汉兵等比较了浸出液和反萃液的电解回收效果，反萃液中钴20g ·L -1、硫酸钠25g ·L -1、硼酸5g ·L -1、十二烷基硫酸钠15g ·L -1，电压3.2V ，pH2.5，50℃，电解1h ，电流密度300～400A ·m -2时，得到完整、光亮、致密、表面形貌好的钴板，其钴含量为99.5%[6]。

Freitas 等人将锂离子电池的电极材料用盐酸和双氧水溶解，化学反应式如下：LiCoO 2(s)+1/2H 2O 2(l)+3HCl(aq)→CoCl 2(aq)+1/2O 2(g)+LiCl(aq)+2H 2O(l)浸出液用氢氧化钠调节pH ，添加硼酸作为缓冲剂，用电化学方法回收锂离子电池中的钴[7]。

之后采用硫酸和双氧水作为溶解溶液，从废弃锂离子电池中电化学沉积回收钴和铜[8]。

Lupi 等将LiCo x Ni 1-x O 2阴极材料用硫酸和双氧水作为溶解溶液，之后通过溶剂萃取将钴镍分离，镍采用电积法回收，最佳工艺参数如下：电流密度250A ·m -2，温度50℃，pH=3～3.2，电解液中包括50g/L 的Ni 和20g/L 的硼酸[9]。