CN108328666B - 一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法。将残次碳酸钴与水加入反应釜调浆，再加入酸调节pH以使碳酸钴充分溶解；再加入碳酸钴反调pH，压滤后得到第一氯化钴溶液；将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至80～90℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加氢氧化钠溶液调节pH保证溶液中有足够的氢氧根离子将铝离子充分水解；待pH完全稳定时，再缓慢加入过量的氟化铵以使镁离子沉淀去除完全，保温搅拌，过滤后即得高纯氯化钴溶液。本发明方法工艺简单、生产成本低；99％以上钴回收率并达电池级标准。

Description

一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法
技术领域
本发明涉及废电池材料回收技术领域，尤其涉及一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法。
背景技术
锂离子电池是一种电化学性能好、能量高及安全无公害的可充电电池，其发展速度极快，在各行各业都得到了广泛的应用，废锂离子电池及锂离子生产过程中的有价金属回收利用也受到极大的关注。
目前，对钴酸锂正极材料生产过程中，前驱体根据不同型号普遍存在参杂,对于生产过程中因物理因素如形貌、粒度等原因产生的不合格料，除参杂元素外未引入其他杂质，但该类废料在产生过程中又未能根据不同型号不同参杂有效分离，使得不同添加剂夹带元素混合，无法直接酸溶使用。该类型物料若用常规废料处理方式：酸溶-除杂-萃取，则在成本上无优势。故对该废料研发一种高效低成本的处理方法十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单、钴回收率高的碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法。
为实现上述目的，本发明提供一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，步骤如下：
调浆溶解：将残次碳酸钴与水加入反应釜调浆，再加入酸调节pH以使碳酸钴充分溶解；
第一氯化钴溶液的获得：再加入碳酸钴反调pH，压滤后得到第一氯化钴溶液；
搅拌水解：将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至80～90℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加氢氧化钠溶液调节pH保证溶液中有足够的氢氧根离子将铝离子充分水解；
第二氯化钴溶液的获得：待pH完全稳定时，再缓慢加入过量的氟化铵以使镁离子沉淀去除完全，保温搅拌，过滤后即得高纯氯化钴溶液。
进一步，所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴为钴酸锂生产过程中产生的不合格品，其镁铝含量在500～2000ppm。
进一步，所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴与水的加量比例为体积比(0.5-1.5)：1；优选的，残次碳酸钴与水的加量比例为体积比1：1。
进一步，所述调浆溶解步骤中，所述酸为盐酸；优选的，盐酸的浓度为160～190g/l；
任选的，调节pH为1.0～2.0。控制pH＝1.0～2.0保证碳酸钴充分溶解，提高碳酸钴残次品直收率。
进一步，所述第一氯化钴溶液的获得步骤中，再加入碳酸钴反调pH为3～4。为了不引入其他杂质，加入碳酸钴反调pH至3.0～4.0，压滤后得到氯化钴溶液。使铝、铁等大部分杂质离子水解去除，同时更好控制碳酸钴残次品的过量，提高碳酸钴残次品利用率。
进一步，所述搅拌水解步骤中，将温度提升至80～90℃。
进一步，所述搅拌水解步骤中，缓慢添加氢氧化钠溶液调节pH为4.5～5.0。
进一步，过量的氟化铵指的是过量系数为1.1～1.5的氟化铵。
进一步，所述第二氯化钴溶液的获得步骤中，保温指的是保持温度在80～90℃。
进一步，所述第二氯化钴溶液的获得步骤中，搅拌短时间为1～2小时。
本发明加入氢氧化钠溶液，保证溶液中有足够的氢氧根离子将铝离子进行水解，加热80～90℃促进反应的进行，调整pH＝4.5～5.0保证终点铝离子充分水解。
待pH完全稳定于4.5～5.0时，为了保证镁离子沉淀完全，加入过量系数为1.1～1.5的氟化铵，并保持80～90℃，搅拌1-2小时。用过滤精度为1μm的精密过滤器后的高纯氯化钴溶液。
通过氟化物将镁离子进行沉淀去除，过程中需保证温度。过滤将铝水解产物及镁沉淀物分离，得到高纯氯化钴。
本发明所述方法具有以下优点：1)工艺简单、生产成本低；2)钴回收率高，达到99％以上；3)所生产的高纯氯化钴可达电池级标准；通过直接酸溶，控制pH及加入沉淀剂去除参杂剂所引入的杂质离子，将碳酸钴残次品直接转化为可用高纯氯化钴溶液。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，步骤如下：
调浆溶解：将残次碳酸钴与水加入反应釜调浆，再加入酸调节pH以使碳酸钴充分溶解；
第一氯化钴溶液的获得：再加入碳酸钴反调pH，压滤后得到第一氯化钴溶液；
搅拌水解：将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至80～90℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加氢氧化钠溶液调节pH保证溶液中有足够的氢氧根离子将铝离子充分水解；
第二氯化钴溶液的获得：待pH完全稳定时，再缓慢加入过量的氟化铵以使镁离子沉淀去除完全，保温搅拌，过滤后即得高纯氯化钴溶液。
进一步，所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴为钴酸锂生产过程中产生的不合格品，其镁铝含量在500～2000ppm。
进一步，所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴与水的加量比例为体积比(0.5-1.5)：1；优选的，残次碳酸钴与水的加量比例为体积比1：1。
进一步，所述调浆溶解步骤中，所述酸为盐酸；优选的，盐酸的浓度为160～190g/l；
任选的，调节pH为1.0～2.0。
进一步，所述第一氯化钴溶液的获得步骤中，再加入碳酸钴反调pH为3～4。
进一步，所述搅拌水解步骤中，将温度提升至80～90℃。
进一步，所述搅拌水解步骤中，缓慢添加氢氧化钠溶液调节pH为4.5～5.0。
进一步，过量的氟化铵指的是过量系数为1.1～1.5的氟化铵。
进一步，所述第二氯化钴溶液的获得步骤中，保温指的是保持温度在80～90℃。
进一步，所述第二氯化钴溶液的获得步骤中，搅拌短时间为1～2小时。
实施例1：利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴
将残次碳酸钴称重后与水加入带搅拌反应釜调浆。加入160g/l的盐酸溶液至最终pH＝1.5。
在所得溶液中加入碳酸钴反调pH至3.5，压滤后得到氯化钴溶液。
将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至85℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加40g/l氢氧化钠溶液调节pH至4.5～5.0。
待pH完全稳定于4.5～5.0时，缓慢加入过量系数为1.1的氟化铵，并保温搅拌一个小时。过滤后得Co2+≥100g/l、Fe3+≤0.5ug/ml、Cu2+≤0.5ug/ml、Al3+≤0.5ug/ml、Mg2+≤5ug/ml的高纯氯化钴溶液，可达电池级标准，碳酸钴的收率大于99％。
实施例2：利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴
将残次碳酸钴称重后与水加入带搅拌反应釜调浆。并控制速度加入175g/l的盐酸溶液至最终pH＝1。
在步骤(1)的溶液中加入碳酸钴反调pH至4.0，压滤后得到氯化钴溶液。
将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至80℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加40g/l氢氧化钠溶液调节pH至4.7。
待pH完全稳定于4.5以上时，缓慢加入过量系数为1.2的氟化铵，并保温搅拌一个半小时。过滤后得到Co2+≥100g/l、Fe3+≤0.5ug/ml、Cu2+≤0.5ug/ml、Al3+≤0.5ug/ml、Mg2+≤5ug/ml的高纯氯化钴溶液，可达电池级标准，碳酸钴的收率大于99％。
实施例3：利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴
将残次碳酸钴称重后与水加入带搅拌反应釜调浆。并控制速度加入190g/l的盐酸溶液至最终pH＝2。
在步骤(1)的溶液中加入碳酸钴反调pH至3.0，压滤后得到氯化钴溶液。
将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至90℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加40g/l氢氧化钠溶液调节pH至5。
待pH完全稳定于4.5以上时，缓慢加入过量系数为1.5的氟化铵，并保温搅拌两个小时。过滤后得到Co2+≥100g/l、Fe3+≤0.5ug/ml、Cu2+≤0.5ug/ml、Al3+≤0.5ug/ml、Mg2+≤5ug/ml的高纯氯化钴溶液，可达电池级标准，碳酸钴的收率大于99％。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，步骤如下：
调浆溶解：将残次碳酸钴与水加入反应釜调浆，再加入盐酸调节pH以使碳酸钴充分溶解；
第一氯化钴溶液的获得：再加入碳酸钴反调pH，压滤后得到第一氯化钴溶液；
搅拌水解：将上述氯化钴溶液打入可加热待搅拌的反应釜中，将温度提升至80～90℃，并在充分搅拌的条件下，缓慢添加氢氧化钠溶液调节pH为4.5～5.0保证溶液中有足够的氢氧根离子将铝离子充分水解；
第二氯化钴溶液的获得：待pH完全稳定时，再缓慢加入过量系数为1.1～1.5的氟化铵以使镁离子沉淀去除完全，保温搅拌，过滤后即得高纯氯化钴溶液；所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴为钴酸锂生产过程中产生的不合格品，其镁铝含量在500～2000ppm。
2.根据权利要求1所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴与水的加量比例为体积比(0.5-1.5)：1。
3.根据权利要求2所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述调浆溶解步骤中，残次碳酸钴与水的加量比例为体积比1：1。
4.根据权利要求1所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述调浆溶解步骤中，盐酸的浓度为160～190g/l。
5.根据权利要求1所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述调浆溶解步骤中，调节pH为1.0～2.0。
6.根据权利要求1所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述第一氯化钴溶液的获得步骤中，再加入碳酸钴反调pH为3～4。
7.根据权利要求1所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述第二氯化钴溶液的获得步骤中，保温指的是保持温度在80～90℃。
8.根据权利要求1所述利用碳酸钴残次品生产高纯氯化钴的方法，其特征在于，所述第二氯化钴溶液的获得步骤中，搅拌的时间为1～2小时。
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