[发明专利]一种无氨化金属钴粉制备工艺

说明书

本发明公开了一种无氨化金属钴粉制备工艺，采用碳酸盐作为沉钴原料与高纯度的钴溶液反应来合成碳酸钴盐，进一步再通过还原焙烧上述碳酸钴盐来制得金属钴粉。本发明沉钴工艺生产的碳酸钴盐具备稳定的物理性能和化学性能，进而可以改善和提高成品金属钴粉的质量稳定性；同时，在沉钴工艺中无需引入铵根离子，不会产生污染环境的废气和固废，废水中也不含有氨氮类物质，降低了废水的后期处理流程和处理成本，改善了作业环境，兼备良好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明涉及金属钴粉制备及废旧三元动力电池回收的技术领域，特别是涉及一种无氨化金属钴粉制备工艺。

背景技术

钴是一种重要的黑色金属，由于具有良好的物理、化学和力学性能，因其催化活性高、饱和磁化强度高、抗氧化性好等优点，被广泛用于硬质合金、航空、催化、磁性材料、医药、新能源和新材料等领域。

金属钴粉是超硬合金材料(如硬质合金和人造金刚石工具)的关键原料之一，其性能决定了超硬合金材料的粘结性能、强度和韧性，对超硬合金材料的使用性能至关重要。伴随着经济的快速发展，对硬质合金的需求量也大幅增加，近年来达到8％以上的需求增长率。同时，对应经济的高速发展，人民的生活质量也得到了提高，这就要求各行各业的生产服务过程必须减少对环境的污染，因此对金属钴粉的制备工艺也提出了更高的环保性要求。当前，在金属钴粉的生产工艺中通常采用碳铵或草酸铵作为沉淀剂，进而引入了铵根离子，在沉钴工序的后段铵根离子进入母液中，产生含氨废水，含氨废水不能直接排放，必须集中进行无氨化处理后达到氨氮的排放标准才能外排，处理铵根离子需要投入昂贵的处理设备和占地较大的工作场所，同时需要配备足够的专业操作人员，增加了大量的人力、物力和财务成本；另一方面，在碳铵的配置和生产使用过程中会产生强烈的氨味，对环境及操作人员造成影响，不利于清洁生产流程控制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种无氨化金属钴粉制备工艺，通过采用碳酸盐作为沉钴原料来合成碳酸钴盐，进一步通过还原焙烧上述碳酸钴盐来制得金属钴粉，在沉钴工艺中不需引入铵根离子，具备良好的质量稳定性和环保性。

针对上述问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种无氨化金属钴粉制备工艺，其特征在于，采用碳酸盐作为沉钴原料与钴溶液反应制得碳酸钴盐，进一步通过还原焙烧所述碳酸钴盐来制得金属钴粉。

进一步的，所述碳酸盐为纯碱或碳酸氢钠。

进一步的，所述无氨化金属钴粉制备工艺，其具体包括以下步骤：

S1沉钴剂的配制：将碳酸盐配制成10～30％浓度的溶液；

S2钴溶液的配制：所述钴溶液的浓度在60-90g/L之间，所述钴溶液中钙、镁、铜、锰、铁、镍元素的浓度均小于0.005g/L；

S3碳酸钴盐的合成：将S1中的沉钴剂和S2中的钴溶液按照1：0.1～2.0的流量比例进行反应，制得碳酸钴盐溶液；

S4碳酸钴盐的脱水、漂洗：对S3中的碳酸钴盐溶液进行脱水，并漂洗至其钴钠比达到9000-16000，制得湿基的碳酸钴盐；

S5碳酸钴盐的烘干：对S4中湿基的碳酸钴盐进行烘干，制得干基的碳酸钴盐；

S6金属钴粉的制备：通过还原焙烧S5中干基的碳酸钴盐，制得金属钴粉产品。

进一步的，所述S1中沉钴剂的配制工艺，其具体包括：将电导率在2-20S/m之间的去离子水加热至60-100℃，边搅拌边以每小时100-300公斤速度加入纯碱或碳酸氢钠，充分搅拌直至纯碱或碳酸氢钠全部溶解，静置澄清后，制得所述沉钴剂。

进一步的，所述S2中的钴溶液采用氯化钴溶液、硫酸钴溶液或硝酸钴溶液通过萃取工艺制得。