[发明专利]一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法，涉及冶金技术领域。所述装置包括分离包，分离包中部设有振动器，分离包下方设有电磁搅拌器，分离包底部设有包底加热器，分离包放置在包底水冷装置上，包底水冷装置下方设置有电磁铁。利用含钴合金中各金属元素的居里点温度不同和结晶偏析的原理，将合金在熔融热态下放入特制的分离装置内进行振动、静置、控温、加诱晶剂、钴晶偏析、电磁吸附、脱钴金属排出，最终使得合金中的钴在分离包底部结晶富集并升温排出，达到将钴分离的目的。本发明节约投资、环保低碳，无传统湿法工艺产生的废液和废渣。有利于解决含钴合金中钴回收难的问题，适合在镍钴冶炼行业推广。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更具体的是涉及一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法，特别适用于从利用红土镍矿火法冶炼的含钴合金产品和含钴电池金属废料中富集分离钴。

背景技术

镍和钴都是国家战略资源，都是新能源电池的核心原料之一。目前我国的镍产品大多采用红土镍矿冶炼生产镍铁合金，典型的工艺是采用回转窑+电炉的RKEF(Rotarykiln electric furnace)技术来冶炼高品位红土镍矿(干基原矿中Ni1.3wt％)，同时一些工厂采用小型高炉冶炼低品位红土镍矿(干基原矿中Ni1.2wt％)。常见红土镍矿原矿成分中含有0.01-0.1wt％的钴元素，导致其冶炼产品中含有0.05-1.0wt％的钴元素。

无论是RKEF工艺还是高炉工艺，其产品90％以上用作不锈钢原料：例如RKEF工艺生产的合金产品用来生产300系不锈钢(常见产品含镍约8-12％)，而高炉产品则用来生产200系不锈钢(常见产品含镍约1-2％)。

由于此类含钴合金中铁钴镍性质相似，目前受技术和经济性限制，在此类含钴合金中无法分离出钴，下游工序直接将合金中的钴带入了不锈钢中。

而在不锈钢中，过量的钴是有害的，其主要是两个方面的影响：第一，钴含量超过0.2wt％的不锈钢在下游加工变形抗力较大，不易加工且焊接性能下降，例如某些核电中不锈钢焊材要求钴含量小于0.20wt％；第二，当不锈钢中钴的含量大于0.3wt％时，其点蚀速率增加明显，说明钴可以降低不锈钢的耐点蚀性能。

同时，含钴的电池回收中也遇到分离回收难的问题。例如镍钴锰三元锂离子电池正极材料三元材料的分离回收往往采用湿法，造成大量的废液和废渣。

我国钴资源贫乏，目前大多原生钴资源主要从硫化镍矿和刚果金的铜镍伴生矿中采用湿法工艺提取钴。

2020年钴的平均价约为45万人民币/吨，是较为贵重的金属资源，从红土镍矿冶炼的合金中提炼钴有很重要的战略和经济意义。除了昂贵而又产生很多废渣废水的湿法工艺技术外，需要一种简单而又环保低碳的装备和方法，将含钴合金产品中的钴富集分离出来，减少红土镍矿火法冶炼产品中的钴的浪费，避免对下游不锈钢造成钴的危害。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种利用偏析结晶法从含钴合金中分离钴的装置，包括分离包2，所述分离包2顶部设有保温包盖1，分离包2中部设有振动器3，分离包2下方设有电磁搅拌器4，分离包2底部设有包底加热器5，分离包2底部放置在包底水冷装置6上，包底水冷装置6下方设置有电磁铁7。

所述分离包2为倒锥体结构，锥体下表面积与上表面面积之比为1：5-100。

所述分离包2外设置有固定支架8。

所述分离包2包括包耳201和包耳内设置的包体202，所述包体202内安装包身水冷系统203，包体202外部设有包身控温加热器204。

所述包体202上设有若干排液口205。