JP2006008463A - Method for producing aqueous cobalt sulfate solution and method for producing cobalt hydroxide - Google Patents

Method for producing aqueous cobalt sulfate solution and method for producing cobalt hydroxide Download PDF

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Toru Konno
徹 紺野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an aqueous cobalt sulfate solution, by which impurities contained in cobalt metal can be sufficiently removed when a high purity aqueous cobalt sulfate solution is produced from the cobalt metal containing impurities, and to provide a method for producing cobalt hydroxide using the aqueous cobalt sulfate solution obtained by the same. <P>SOLUTION: The method for producing the aqueous cobalt sulfate solution includes: a dissolving process for dissolving cobalt metal containing iron and silicon as impurities into an aqueous sulfuric acid solution; a iron-removing process for removing iron by depositing iron hydroxide by adding an oxidizing agent to oxidize the divalent iron to the solution obtained in the dissolving process and controlling the pH of the solution to 3-5; and a silicon-removing process for removing silicon by controlling the pH of the solution obtained in the iron-removing process to 5-6 and depositing the silicon. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、硫酸コバルト水溶液の製造方法及び水酸化コバルトの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cobalt sulfate aqueous solution and a method for producing cobalt hydroxide.

パソコン、デジカメ、携帯電話等に代表される通信・情報処理分野あるいはハイブリッド型電気自動車の分野などでは、高性能電池材料としてコバルト酸化物、コバルト水酸化物等のコバルト化合物が使用されている。通常、これらのコバルト化合物は、コバルト金属を原料として、溶解、精製、中和処理、結晶ろ過、乾燥、焼成などの多くの工程を経て最終的なコバルト化合物が得られる。   Cobalt compounds such as cobalt oxide and cobalt hydroxide are used as high-performance battery materials in the fields of communication and information processing, such as personal computers, digital cameras, and mobile phones, or in the field of hybrid electric vehicles. Usually, these cobalt compounds are obtained from cobalt metal as a raw material through many steps such as dissolution, purification, neutralization treatment, crystal filtration, drying, and firing.

原料のコバルト金属に含まれる不純物の含有量は産地で異なり、不純物の成分も鉄を主とするもの、ニッケルを主とするもの、鉄及びニッケルを主とするもの、鉄、ニッケル及びケイ素を主とするものなど多様である。なお、コバルト金属には、上記の成分以外にも、銅、鉛、亜鉛、クロムなどが不純物として含まれる。   The content of impurities contained in the raw material cobalt metal varies depending on the production area, and the impurity components are mainly iron, nickel mainly, iron and nickel mainly, iron, nickel and silicon. And so on. The cobalt metal contains copper, lead, zinc, chromium and the like as impurities in addition to the above components.

近年、上述した通信・情報処理や自動車の分野などでは、付加価値の高い新機能製品の開発が活発になされており、これらの用途に使用されるコバルト化合物は不純物が十分に除去された高純度のものが求められている。   In recent years, high-value-added new functional products have been actively developed in the fields of communication / information processing and automobiles described above, and cobalt compounds used in these applications have high purity from which impurities are sufficiently removed. Things are sought.

コバルト化合物の純度を向上させるためには、原料のコバルト金属の組成に応じて適切に不純物を除去することが必要である。不純物として鉄又はニッケルのみを成分とする場合には鉄又はニッケルを除去する工程だけで十分であるが、不純物として鉄及びニッケルの2成分、又は鉄、ニッケル及びケイ素の3成分を比較的多く含有する場合にはそれぞれの除去方法を段階的に講じる必要がある。   In order to improve the purity of the cobalt compound, it is necessary to remove impurities appropriately according to the composition of the raw material cobalt metal. When only iron or nickel is used as an impurity, only the step of removing iron or nickel is sufficient, but as an impurity, two components of iron and nickel, or three components of iron, nickel and silicon are contained in a relatively large amount. When doing so, it is necessary to take each removal method step by step.

例えば、特許文献1には、ニッケル及び鉄を不純物として含有する硫酸コバルト水溶液にコバルト粉及び硫化ナトリウム等の2価の硫化物イオンを生成させる化合物を作用させ、その後、さらに次亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素を添加して不純物であるニッケルや鉄を沈殿させる方法が開示されている。
特開昭63−45131号公報(請求項1)
For example, in Patent Literature 1, a cobalt sulfate aqueous solution containing nickel and iron as impurities is allowed to act on a compound that generates divalent sulfide ions such as cobalt powder and sodium sulfide, and then sodium hypochlorite or A method is disclosed in which hydrogen peroxide is added to precipitate impurities such as nickel and iron.
JP-A-63-45131 (Claim 1)

しかしながら、特許文献1の方法ではケイ素を除去する方法が提案されておらず、原料のコバルト金属にケイ素が多く含まれている場合にはケイ素が不純物として残ってしまう。   However, the method of Patent Document 1 does not propose a method for removing silicon, and silicon remains as an impurity when the raw material cobalt metal contains a large amount of silicon.

また観点は異なるが、最近ではリチウムイオン電池の正極材料として新しい提案がなされている。すなわち、従来は高純度コバルト化合物を単独で使用していたが、単独材料に替わって混合型の電池材料が提案されている。混合材料としてはコバルト、ニッケル及びマンガンの混合材料が実用化されている。このような混合材料の場合には必ずしもニッケルを不純物として取り除く必要がない。   Although the viewpoint is different, recently, a new proposal has been made as a positive electrode material for a lithium ion battery. That is, conventionally, a high-purity cobalt compound has been used alone, but a mixed battery material has been proposed instead of a single material. As a mixed material, a mixed material of cobalt, nickel and manganese has been put into practical use. In the case of such a mixed material, it is not always necessary to remove nickel as an impurity.

その場合には、上記特許文献1の方法におけるニッケルを除去する工程は無駄な工程となる。   In that case, the process of removing nickel in the method of Patent Document 1 is a useless process.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、不純物を含有するコバルト金属から高純度の硫酸コバルト水溶液を製造するに際し、コバルト金属に含まれる不純物を十分に除去できる硫酸コバルト水溶液の製造方法、及びその製造方法により得られる硫酸コバルト水溶液を用いた水酸化コバルトの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and in manufacturing a high-purity cobalt sulfate aqueous solution from an impurity-containing cobalt metal, the cobalt sulfate capable of sufficiently removing impurities contained in the cobalt metal. It is providing the manufacturing method of aqueous solution, and the manufacturing method of cobalt hydroxide using the cobalt sulfate aqueous solution obtained by the manufacturing method.

上記課題を解決するために、本発明は、不純物として鉄及びケイ素を含有するコバルト金属を硫酸水溶液に溶解する溶解工程と、上記溶解工程で得られた溶液に、2価の鉄を酸化させるための酸化剤を添加すると共に当該溶液のpHを3〜5に調整し、水酸化鉄を析出させて除去する鉄除去工程と、上記鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整し、ケイ素を析出させて除去するケイ素除去工程とを備えることを特徴とする硫酸コバルト水溶液の製造方法を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to dissolve a cobalt metal containing iron and silicon as impurities in an aqueous sulfuric acid solution, and to oxidize divalent iron into the solution obtained in the dissolving step. In addition to adding an oxidizing agent, the pH of the solution is adjusted to 3 to 5, the iron removal step of depositing and removing iron hydroxide, and the pH of the solution obtained in the iron removal step is adjusted to 5 to 6 And a method for producing a cobalt sulfate aqueous solution, comprising a silicon removal step of depositing and removing silicon.

本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法によれば、コバルト金属が溶解した硫酸水溶液に酸化剤を添加すると共にその溶液のpHを3〜5に調整することで、結晶性のよい鉄の沈殿(β-FeOOH)が生成し、溶液中の鉄を十分に除去することができる。   According to the method for producing an aqueous cobalt sulfate solution of the present invention, by adding an oxidizing agent to an aqueous sulfuric acid solution in which cobalt metal is dissolved and adjusting the pH of the solution to 3 to 5, precipitation of iron with good crystallinity (β -FeOOH) can be generated, and iron in the solution can be sufficiently removed.

さらに鉄を結晶として分離除去した溶液のpHを5〜6に調整することで、溶液中のケイ素を効率的に除去することができる。つまり、pH条件を好適な範囲に調整することにより、コバルトの回収率を損なうことなくケイ素の濃度を低減することができる。   Furthermore, the silicon in the solution can be efficiently removed by adjusting the pH of the solution obtained by separating and removing iron as crystals to 5-6. That is, by adjusting the pH condition to a suitable range, the silicon concentration can be reduced without impairing the cobalt recovery rate.

また、上記本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法は、コバルト金属に多量の不純物が含まれている場合に特に有効である。例えば、コバルト1gに対して鉄を0.5〜50mg、ケイ素を2mg以下含有するコバルト金属を用いても、コバルト1gに対して鉄を0.05mg以下、ケイ素を0.3mg以下に低減することができ、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。   Moreover, the manufacturing method of the cobalt sulfate aqueous solution of the present invention is particularly effective when the cobalt metal contains a large amount of impurities. For example, even if cobalt metal containing 0.5 to 50 mg iron and 2 mg or less of silicon is used per 1 g of cobalt, iron is reduced to 0.05 mg or less and silicon is reduced to 0.3 mg or less per 1 g of cobalt. And a highly pure cobalt sulfate aqueous solution can be obtained.

また、本発明は、不純物としてニッケル及び鉄を含有するコバルト金属を硫酸水溶液に溶解する溶解工程と、上記溶解工程で得られた溶液に、鉄粉及び硫化物イオンを生成する化合物を添加し、硫化ニッケルを析出させて除去するニッケル除去工程と、上記ニッケル除去工程で得られた溶液に、2価の鉄を酸化させるための酸化剤を添加すると共に当該溶液のpHを3〜5に調整し、水酸化鉄を析出させて除去する鉄除去工程と、を備えることを特徴とする硫酸コバルト水溶液の製造方法を提供する。   Moreover, the present invention adds a compound that generates iron powder and sulfide ions to a solution obtained by dissolving a cobalt metal containing nickel and iron as impurities in an aqueous sulfuric acid solution, and the solution obtained in the above-described dissolution step, A nickel removal step for depositing and removing nickel sulfide, and an oxidant for oxidizing divalent iron is added to the solution obtained in the nickel removal step, and the pH of the solution is adjusted to 3-5. And an iron removal step of depositing and removing iron hydroxide. A method for producing a cobalt sulfate aqueous solution is provided.

ここで、上記特許文献1に記載の方法では、不純物であるニッケルを除去するために、硫化物イオンを生成する化合物が多量に使用される。その結果、使用される上記化合物の増加に伴いコバルトの共沈量が増加し、得られる高純度の硫酸コバルト水溶液からのコバルトの回収率が低下し、処理コストが増大する。   Here, in the method described in Patent Document 1, a large amount of a compound that generates sulfide ions is used to remove nickel which is an impurity. As a result, the amount of coprecipitation of cobalt increases with an increase in the above-mentioned compounds used, the recovery rate of cobalt from the resulting high-purity cobalt sulfate aqueous solution decreases, and the processing cost increases.

特に、原料として低品位のコバルトメタルを使用する場合には、原料溶液中にニッケルが多量に含まれることから上記化合物の使用量を増やすことが必要となり、コバルトの共沈量が増大するためコバルトの回収率がさらに低下する。なお、原料溶液中にニッケルが多量に含まれる場合としては、具体的には、原料としてコバルト1gに対してニッケルを1mg以上含有するコバルトメタルを使用する場合がある。また、本発明者らは、上記特許文献1に記載の方法におけるコバルトの共沈量について試験を行い、コバルトメタルがコバルト1gに対してニッケルを3mg含有する場合には、硫酸コバルト水溶液中のコバルトの20%が硫化コバルトとして共沈することを確認した。   In particular, when low-grade cobalt metal is used as a raw material, since the raw material solution contains a large amount of nickel, it is necessary to increase the amount of the above compound used, and the amount of cobalt coprecipitation increases. The recovery rate is further reduced. As a case where nickel is contained in a large amount in the raw material solution, specifically, cobalt metal containing 1 mg or more of nickel with respect to 1 g of cobalt may be used as the raw material. In addition, the present inventors conducted a test on the amount of coprecipitation of cobalt in the method described in Patent Document 1, and when cobalt metal contained 3 mg of nickel with respect to 1 g of cobalt, the cobalt in the aqueous solution of cobalt sulfate. Of 20% was coprecipitated as cobalt sulfide.

これに対して、ニッケル除去工程を備える本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法では、溶解工程で得られた溶液に鉄粉を添加することで、コバルト粉を添加する場合に比べて、ニッケルが硫化ニッケルとして析出し易くなり、またコバルトの共沈量を減少させることができると共に硫化物イオンを生成する化合物の使用量を減らすことができる。さらに、ニッケル除去工程で得られた溶液に酸化剤を添加し、当該溶液のpHを3〜5に調整することで、溶液中の鉄を効率的に除去することができる。   On the other hand, in the manufacturing method of the cobalt sulfate aqueous solution of the present invention including the nickel removal step, nickel is sulfided by adding iron powder to the solution obtained in the dissolution step, compared to the case where cobalt powder is added. It becomes easy to precipitate as nickel, the amount of cobalt coprecipitation can be reduced, and the amount of the compound that generates sulfide ions can be reduced. Furthermore, iron in the solution can be efficiently removed by adding an oxidizing agent to the solution obtained in the nickel removing step and adjusting the pH of the solution to 3 to 5.

したがって、ニッケル除去工程を備える本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法によれば、不純物を含有するコバルト金属から硫酸コバルト水溶液を製造するに際し、溶液中のコバルトの回収率の低下を十分に抑制し、原料に含まれる不純物を効率的に除去でき、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。   Therefore, according to the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention including a nickel removing step, when producing a cobalt sulfate aqueous solution from impurities containing cobalt metal, sufficiently reducing the recovery rate of cobalt in the solution, Impurities contained in the raw material can be efficiently removed, and a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained.

また、ニッケル除去工程を備える本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法では、ニッケル除去工程において、鉛、亜鉛、カドミニウム等の不純物の除去も同時に行なうことができ、より高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。   Moreover, in the manufacturing method of cobalt sulfate aqueous solution of this invention provided with a nickel removal process, in nickel removal process, impurities, such as lead, zinc, and cadmium, can also be removed simultaneously, and higher-purity cobalt sulfate aqueous solution is obtained. Can do.

ニッケル除去工程を備える本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法は、コバルト金属が不純物としてケイ素をさらに含有するものである場合、鉄除去工程の後段に、鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整しケイ素を析出させて除去するケイ素除去工程をさらに備える。   In the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention including a nickel removal step, when the cobalt metal further contains silicon as an impurity, the pH of the solution obtained in the iron removal step is set to 5 after the iron removal step. It is further provided with a silicon removal step of adjusting to ˜6 to deposit and remove silicon.

さらに、ニッケル除去工程を備える本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法は、コバルト金属に多量の不純物が含まれている場合に特に有効である。例えば、コバルト1gに対してニッケルを0.5〜5mg、鉄を0.5〜50mg含有するコバルト金属を用いても、コバルト1gに対してニッケルを0.3mg以下、鉄を0.05mg以下に低減することができ、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。また、コバルト1gに対してニッケルを0.5〜5mg、鉄を0.5〜50mg、ケイ素を2mg以下含有するコバルト金属を用いても、コバルト1gに対してニッケルを0.3mg以下、鉄を0.05mg以下、ケイ素を0.3mg以下に低減することができ、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。   Furthermore, the method for producing an aqueous cobalt sulfate solution of the present invention including a nickel removing step is particularly effective when a large amount of impurities are contained in the cobalt metal. For example, even if cobalt metal containing 0.5 to 5 mg of nickel and 0.5 to 50 mg of iron with respect to 1 g of cobalt is used, nickel is 0.3 mg or less and iron is 0.05 mg or less with respect to 1 g of cobalt. And a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained. Moreover, even if cobalt metal containing 0.5 to 5 mg of nickel, 0.5 to 50 mg of iron, and 2 mg or less of silicon is used per 1 g of cobalt, 0.3 mg or less of nickel and iron are added to 1 g of cobalt. 0.05 mg or less and silicon can be reduced to 0.3 mg or less, and a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained.

このように、本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法は不純物が多量に含まれるコバルト金属に対して特に有効であることから、一般に市販されている低品位のコバルトメタルから高純度の硫酸コバルト水溶液を製造することができる。   Thus, since the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention is particularly effective for cobalt metal containing a large amount of impurities, a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained from low-grade cobalt metal that is generally commercially available. Can be manufactured.

また、本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法では、ニッケル除去工程において、硫化物イオンを生成する化合物が水硫化ナトリウム、硫化ナトリウム、硫化水素及び硫化カリウムのうちの少なくとも1種であることが好ましい。   In the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention, it is preferable that in the nickel removal step, the compound that generates sulfide ions is at least one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and potassium sulfide.

また、本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法では、鉄除去工程において、上記2価の鉄を酸化させるための酸化剤が過酸化水素水又は次亜塩素酸ナトリウムであることが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of the cobalt sulfate aqueous solution of this invention, it is preferable that the oxidizing agent for oxidizing the said bivalent iron is an aqueous hydrogen peroxide or sodium hypochlorite in an iron removal process.

また、本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法では、ケイ素除去工程において、鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整すると共に当該溶液の温度を40℃以上に調整することが好ましい。鉄除去工程で得られた溶液の温度を40℃以上にすることで、ケイ素がより析出しやすくなり、ケイ素の除去効率を向上させることができる。   Moreover, in the manufacturing method of the cobalt sulfate aqueous solution of this invention, it is preferable to adjust the temperature of the said solution to 40 degreeC or more while adjusting the pH of the solution obtained by the iron removal process to 5-6 in a silicon removal process. . By setting the temperature of the solution obtained in the iron removal step to 40 ° C. or higher, silicon is more likely to precipitate, and the silicon removal efficiency can be improved.

また、本発明は、上記本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法で得られた硫酸コバルト水溶液に、水酸化ナトリウムを添加し、水酸化コバルト(Co(OH))を析出させて分離すると共に副生した硫酸ナトリウムを除去する水酸化コバルト分離工程、を備えることを特徴とする水酸化コバルトの製造方法を提供する。 In addition, the present invention adds sodium hydroxide to the cobalt sulfate aqueous solution obtained by the above-described method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention, precipitates and separates cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ). There is provided a method for producing cobalt hydroxide, comprising a cobalt hydroxide separation step for removing produced sodium sulfate.

本発明の水酸化コバルトの製造方法によれば、上記本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法により得られる硫酸コバルト水溶液を用いて水酸化コバルトを製造することで、不純物が十分に低減された高純度の水酸化コバルトを製造することができる。   According to the method for producing cobalt hydroxide of the present invention, high purity in which impurities are sufficiently reduced by producing cobalt hydroxide using the cobalt sulfate aqueous solution obtained by the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention. Cobalt hydroxide can be produced.

本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法によれば、不純物を含有するコバルト金属から硫酸コバルト水溶液を製造するに際し、コバルト金属に含まれる不純物を十分に除去でき、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。また、本発明の水酸化コバルトの製造方法によれば、上記本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法により得られる硫酸コバルト水溶液を用いることで、不純物が十分に低減された高純度の水酸化コバルトを製造することができる。   According to the method for producing an aqueous cobalt sulfate solution of the present invention, when producing an aqueous cobalt sulfate solution from an impurity-containing cobalt metal, impurities contained in the cobalt metal can be sufficiently removed, and a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained. it can. Moreover, according to the method for producing cobalt hydroxide of the present invention, by using the cobalt sulfate aqueous solution obtained by the method for producing the cobalt sulfate aqueous solution of the present invention, high purity cobalt hydroxide with sufficiently reduced impurities can be obtained. Can be manufactured.

先ず、本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法について説明する。本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法は、その目的又は必要性により、溶解工程、鉄除去工程及びケイ素除去工程を備える形態、又は溶解工程、ニッケル除去工程及び鉄除去工程を備える形態がある。なお、後者の形態では、必要に応じてケイ素除去工程をさらに備えることで、コバルト金属にケイ素が含まれている場合でも、溶液中のケイ素を十分に除去できる。以下、硫酸コバルト水溶液の製造方法が、溶解工程、ニッケル除去工程、鉄除去工程及びケイ素除去工程を備える形態について詳述する。   First, the manufacturing method of the cobalt sulfate aqueous solution of this invention is demonstrated. The manufacturing method of the cobalt sulfate aqueous solution of this invention has a form provided with a melt | dissolution process, an iron removal process, and a silicon removal process, or a melt | dissolution process, a nickel removal process, and an iron removal process by the objective or necessity. In the latter form, the silicon in the solution can be sufficiently removed even if silicon is contained in the cobalt metal by further providing a silicon removal step as necessary. Hereinafter, the form in which the manufacturing method of cobalt sulfate aqueous solution is equipped with a melt | dissolution process, a nickel removal process, an iron removal process, and a silicon removal process is explained in full detail.

(溶解工程)
溶解工程(第1工程)では、コバルト金属を硫酸水溶液に溶解する。ここで、コバルト金属とはコバルトを主成分とする固体(例えば、粉末状、板状又は粒状)であり、代表的な不純物として鉄、ニッケル、ケイ素などを含有するものである。このようなコバルト金属としては、一般に市販されている低品位のコバルトメタルを使用することができる。
(Dissolution process)
In the dissolving step (first step), cobalt metal is dissolved in an aqueous sulfuric acid solution. Here, the cobalt metal is a solid (for example, powder, plate, or granular) containing cobalt as a main component, and contains iron, nickel, silicon, etc. as typical impurities. As such cobalt metal, generally available low-grade cobalt metal can be used.

上記硫酸水溶液は、コバルト金属を溶解できるものであればよいが、好ましくは3〜5Nの硫酸水溶液が好ましい。かかる硫酸水溶液の濃度が、3N未満であると、コバルト金属の溶解速度が遅く、コバルトの濃度が薄くなる傾向がある。   Although the said sulfuric acid aqueous solution should just melt | dissolve cobalt metal, Preferably the 3-5N sulfuric acid aqueous solution is preferable. When the concentration of the sulfuric acid aqueous solution is less than 3N, the dissolution rate of cobalt metal is slow, and the concentration of cobalt tends to be thin.

なお、コバルト金属がケイ素を含有しないもの、またはケイ素の含有量が微量(例えば、コバルト1gに対してケイ素の含有量が0.3mg以下の場合。)である場合には、後述するケイ素除去工程は行わなくてもよい。また、得られる硫酸コバルト水溶液の用途によっては、ニッケル除去工程は行わなくてもよい。   In addition, when the cobalt metal does not contain silicon, or when the silicon content is very small (for example, when the silicon content is 0.3 mg or less with respect to 1 g of cobalt), a silicon removal step described later. Is not necessary. Further, depending on the use of the obtained cobalt sulfate aqueous solution, the nickel removal step may not be performed.

(ニッケル除去工程)
ニッケル除去工程(第2工程)では、溶解工程で得られた溶液に鉄粉及び硫化物イオンを生成する化合物を添加し、硫化ニッケルを析出させて除去する。この工程では、溶液中で生成する硫化物イオンの作用により、硫化コバルト(CoS)及び硫化ニッケル(NiS)が同時に沈殿(共沈)するが、溶液に鉄粉を添加する場合にはコバルト粉を添加する場合に比べて、硫化ニッケルが沈殿し易くなり、また硫化コバルトの共沈量を減少させることができる。
(Nickel removal process)
In the nickel removal step (second step), a compound that generates iron powder and sulfide ions is added to the solution obtained in the dissolution step, and nickel sulfide is precipitated and removed. In this process, cobalt sulfide (CoS) and nickel sulfide (NiS) are simultaneously precipitated (co-precipitated) by the action of sulfide ions generated in the solution, but when adding iron powder to the solution, cobalt powder is added. Compared with the case where it adds, nickel sulfide becomes easy to precipitate and the amount of coprecipitation of cobalt sulfide can be reduced.

鉄粉は市販されている一般的なものを使用でき、その添加量はコバルト1gに対して0.01〜0.1gが好ましい。鉄粉の添加量が0.01g未満であると、添加の効果が十分に得られず硫化ニッケルの析出量が不十分となる傾向がある。他方、0.1gを超えると、不純物(特に、ニッケル)の析出量が上記下限値未満の場合と差が見られず、溶液中の鉄の溶解量が増加する傾向がある。   As the iron powder, a commercially available general powder can be used, and the addition amount is preferably 0.01 to 0.1 g with respect to 1 g of cobalt. When the addition amount of iron powder is less than 0.01 g, the effect of addition cannot be obtained sufficiently, and the precipitation amount of nickel sulfide tends to be insufficient. On the other hand, when the amount exceeds 0.1 g, no difference is observed from the case where the amount of impurities (particularly nickel) deposited is less than the above lower limit value, and the amount of iron dissolved in the solution tends to increase.

また、硫化物イオンを生成する化合物としては、硫酸水溶液中で硫化物イオンを生成するものであればよく、水硫化ナトリウム、硫化ナトリウム、硫化水素及び硫化カリウムのうち少なくとも1種が好ましい。硫化物イオンを生成する化合物の添加量は、コバルト1g(0.017mol)に対して0.0005〜0.002molが好ましい。添加量が0.0005mol未満であると、硫化ニッケルを析出させるために十分な効果が得られ難い傾向がある。他方、0.002molを超えると、コバルトの硫化物沈殿が増加し、コバルトの回収率が低下する傾向があり、また、不純物(特に、ニッケル)の除去効果が上記下限値未満の場合と差が見られない。   The compound that generates sulfide ions may be any compound that generates sulfide ions in an aqueous sulfuric acid solution, and at least one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and potassium sulfide is preferable. The amount of the compound that generates sulfide ions is preferably 0.0005 to 0.002 mol with respect to 1 g (0.017 mol) of cobalt. When the addition amount is less than 0.0005 mol, there is a tendency that a sufficient effect for precipitating nickel sulfide cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.002 mol, cobalt sulfide precipitation tends to increase, the cobalt recovery rate tends to decrease, and the effect of removing impurities (particularly nickel) is less than the above lower limit. can not see.

硫化ニッケル及びその他の化合物の析出物(沈殿物)は、ろ過などの方法により溶液から分離して除去する。析出物を除去することにより、不純物(特に、ニッケル)を極低濃度まで除去した硫酸コバルト水溶液が得られる。なお、析出物を分離せずに鉄除去工程を行った場合には、析出物の再溶解が起こり、硫酸コバルト水溶液中のニッケルが増加するため、次の工程に移る前に析出物を分離しておく必要がある。また、以下の各工程においても、析出物は上記と同様にして除去できる。   The deposit (precipitate) of nickel sulfide and other compounds is separated and removed from the solution by a method such as filtration. By removing the precipitate, an aqueous cobalt sulfate solution from which impurities (particularly nickel) are removed to an extremely low concentration can be obtained. In addition, when the iron removal step is performed without separating the precipitate, the precipitate re-dissolves and nickel in the cobalt sulfate aqueous solution increases, so the precipitate is separated before moving to the next step. It is necessary to keep. In each of the following steps, the precipitate can be removed in the same manner as described above.

(鉄除去工程)
鉄除去工程(第3工程)では、溶解工程で得られた溶液又はニッケル除去工程で得られた溶液に、溶液中に残存する2価の鉄を酸化させるための酸化剤を添加すると共に、酸化剤が添加された溶液のpHを3〜5(より好ましくは3〜4)に調整し、水酸化鉄(III)を析出させて除去する。なお、ニッケル除去工程が行われた場合には、溶液に鉄粉を添加するために硫酸コバルト水溶液中の鉄の濃度が増加するが、この鉄除去工程で鉄が十分に除去される。ここで、鉄の除去とは、溶液と析出物とが分かれていればよく、ろ過による分離は必ずしも行わなくともよい。
(Iron removal process)
In the iron removal step (third step), an oxidant for oxidizing the divalent iron remaining in the solution is added to the solution obtained in the dissolution step or the solution obtained in the nickel removal step, and oxidation is performed. The pH of the solution to which the agent is added is adjusted to 3 to 5 (more preferably 3 to 4), and iron (III) hydroxide is precipitated and removed. When the nickel removal step is performed, the concentration of iron in the cobalt sulfate aqueous solution increases in order to add iron powder to the solution, but the iron is sufficiently removed in this iron removal step. Here, the removal of iron is sufficient if the solution and the precipitate are separated, and separation by filtration is not necessarily performed.

鉄除去工程では酸化剤を添加することで、溶液中の2価の鉄は3価に酸化される。酸化剤としては、2価の鉄を3価に酸化できるものであればよく、例えば、過酸化水素や次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。   In the iron removal step, divalent iron in the solution is oxidized to trivalent by adding an oxidizing agent. Any oxidizing agent may be used as long as it can oxidize divalent iron to trivalent, and examples thereof include hydrogen peroxide and sodium hypochlorite.

また、鉄除去工程では、溶液の酸化還元電位を200〜400mVに調整することが好ましい。酸化還元電位を上記の範囲にすることで、水酸化鉄がさらに析出しやすくなり、鉄の除去効率を向上させることができる。   In the iron removal step, it is preferable to adjust the redox potential of the solution to 200 to 400 mV. By setting the oxidation-reduction potential in the above range, iron hydroxide is more likely to precipitate, and the iron removal efficiency can be improved.

また、pHはニッケル除去工程で得られた溶液にアルカリを添加して調整することが好ましい。アルカリとしては、例えば水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化コバルト(Co(OH))等が挙げられるが、経済性の観点から水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましい。 Moreover, it is preferable to adjust pH by adding an alkali to the solution obtained at the nickel removal process. Examples of the alkali include sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), and cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ). Sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable from the viewpoint of economy.

なお、pHを3〜5に調整することで、生成する水酸化鉄の析出物(沈殿)が沈降性及びろ過性に優れたものとなり、鉄の除去を効率的に行うことができる。なお、溶液のpHが5を超えると、析出する水酸化鉄の沈降性及びろ過性が悪くなり、硫酸コバルト水溶液の精製が困難となり、コバルトの回収率が低下する。他方、pHが3未満であると、鉄が完全に水酸化物にならないために水酸化鉄の析出量が少なくなり、溶液中の鉄の除去が不十分となる。   In addition, by adjusting pH to 3-5, the precipitate (precipitation) of the iron hydroxide produced | generated becomes the thing excellent in sedimentation property and filterability, and removal of iron can be performed efficiently. In addition, when the pH of a solution exceeds 5, the sedimentation property and filterability of precipitated iron hydroxide will worsen, it will become difficult to refine | purify cobalt sulfate aqueous solution, and the recovery rate of cobalt will fall. On the other hand, when the pH is less than 3, iron is not completely converted into a hydroxide, so that the amount of iron hydroxide deposited is reduced and the removal of iron in the solution becomes insufficient.

(ケイ素除去工程)
ケイ素除去工程(第4工程)では、鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整しケイ素を析出させて除去する。なお、溶液のpHが5未満であると、ケイ素の除去が不十分となり、他方、pHが6を超えると、コバルトの水酸化物沈殿も多く生成するためコバルトの回収率が低下する。
(Silicon removal process)
In the silicon removal step (fourth step), the pH of the solution obtained in the iron removal step is adjusted to 5 to 6 to precipitate and remove silicon. If the pH of the solution is less than 5, removal of silicon becomes insufficient, while if the pH exceeds 6, a large amount of cobalt hydroxide precipitates are produced, so that the cobalt recovery rate decreases.

ケイ素除去工程においては、鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整すると共に当該溶液の温度を40℃以上に調整することが好ましく、50〜70℃に調整することがより好ましい。溶液の温度が40℃未満の場合には、ケイ素を沈殿させるのに時間が長くなり、生産効率が低下する傾向がある。   In the silicon removal step, the pH of the solution obtained in the iron removal step is preferably adjusted to 5-6, and the temperature of the solution is preferably adjusted to 40 ° C or higher, and more preferably adjusted to 50-70 ° C. . When the temperature of the solution is lower than 40 ° C., it takes a long time to precipitate silicon, and the production efficiency tends to decrease.

以上説明したように、本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法により、主要な不純物が十分に除去され高純度の硫酸コバルト水溶液が得られる。なお、コバルト金属として、例えば、コバルト1gに対してニッケルを0.5〜5mg、鉄を0.5〜50mg含有するコバルト金属を用いても、コバルト1gに対してニッケルを0.3mg以下、鉄を0.05mg以下に低減することができ、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。また、コバルト1gに対してニッケルを0.5〜5mg、鉄を0.5〜50mg、ケイ素を2mg以下含有するコバルト金属を用いても、コバルト1gに対してニッケルを0.3mg以下、鉄を0.05mg以下、ケイ素を0.3mg以下に低減することができ、高純度の硫酸コバルト水溶液を得ることができる。   As described above, by the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention, main impurities are sufficiently removed, and a high purity cobalt sulfate aqueous solution is obtained. In addition, as cobalt metal, for example, even if cobalt metal containing 0.5 to 5 mg of nickel and 0.5 to 50 mg of iron is used with respect to 1 g of cobalt, 0.3 mg or less of nickel with respect to 1 g of cobalt, iron Can be reduced to 0.05 mg or less, and a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained. Moreover, even if cobalt metal containing 0.5 to 5 mg of nickel, 0.5 to 50 mg of iron, and 2 mg or less of silicon is used per 1 g of cobalt, 0.3 mg or less of nickel and iron are added to 1 g of cobalt. 0.05 mg or less and silicon can be reduced to 0.3 mg or less, and a high-purity cobalt sulfate aqueous solution can be obtained.

そして、得られた高純度の硫酸コバルト水溶液を用いて、硫酸コバルト、水酸化コバルト、オキシ水酸化コバルト、四酸化三コバルト等のコバルト化合物を製造すると、高純度のコバルト化合物を得ることができる。   And when cobalt compounds, such as cobalt sulfate, cobalt hydroxide, cobalt oxyhydroxide, and tricobalt tetroxide, are manufactured using the obtained high purity cobalt sulfate aqueous solution, a high purity cobalt compound can be obtained.

次に、本発明の水酸化コバルトの製造方法について説明する。本発明の水酸化コバルトの製造方法は、上記本発明の硫酸コバルト水溶液の製造方法で得られた硫酸コバルト水溶液に、水酸化ナトリウムを添加し、水酸化コバルト(Co(OH))を析出させて分離すると共に副生した硫酸ナトリウムを除去する水酸化コバルト分離工程を備える。 Next, the manufacturing method of the cobalt hydroxide of this invention is demonstrated. In the method for producing cobalt hydroxide of the present invention, sodium hydroxide is added to the cobalt sulfate aqueous solution obtained by the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution of the present invention to precipitate cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ). And a cobalt hydroxide separation step for removing by-product sodium sulfate.

以下、本発明の内容を、実施例及び比較例を用いて更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
不純物としてニッケル、鉄及びケイ素を含むコバルトメタル62.7gを4.1N硫酸水溶液500mLに添加して溶解し、コバルト濃度120g/L、pH3.5の硫酸コバルト水溶液を調製した。なお、pHは、pH測定計(東亜電波工業製、イオン・pHメーター IM−55G、pH測定用電極:ガラス複合電極GST−5721C)によって測定した(以下、同様。)。また、後述する酸化還元電位の測定にも同じ機器を使用した。
Example 1
62.7 g of cobalt metal containing nickel, iron and silicon as impurities was added to and dissolved in 500 mL of a 4.1N sulfuric acid aqueous solution to prepare a cobalt sulfate aqueous solution having a cobalt concentration of 120 g / L and a pH of 3.5. The pH was measured with a pH meter (manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd., ion / pH meter IM-55G, pH measurement electrode: glass composite electrode GST-5721C) (the same applies hereinafter). Moreover, the same apparatus was used also for the measurement of the oxidation-reduction potential described later.

また、得られた硫酸コバルト水溶液を工程1液とし、その溶液中のコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)及びケイ素(Fe)の含有量(g/L)をICP(島津製作所社製、ICPS−8000)を用いて測定した。工程1液中の各金属の含有量を表1に示す。   In addition, the obtained aqueous solution of cobalt sulfate was used as a step 1 solution, and the content (g / L) of cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), and silicon (Fe) in the solution was determined by ICP (Shimadzu Corporation). ICPS-8000) manufactured by the company. Table 1 shows the content of each metal in the Step 1 solution.

得られた工程1液500mLをコニカルビーカーに取り、恒温槽で液温を60℃に調整し、試薬電解鉄粉2.5gを撹拌しながら添加した。次に、200g/Lに調整した硫化ナトリウム水溶液25mlを、鉄粉を添加した溶液に添加し、恒温槽で60℃に保ちながら30分間撹拌して反応させた。反応終了後、沈殿物をろ別して、沈殿を分離した硫酸コバルト水溶液を工程2液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表1に示す。   500 mL of the obtained Step 1 liquid was taken in a conical beaker, the liquid temperature was adjusted to 60 ° C. in a thermostatic bath, and 2.5 g of reagent electrolytic iron powder was added with stirring. Next, 25 ml of an aqueous sodium sulfide solution adjusted to 200 g / L was added to the solution to which the iron powder was added, and the mixture was reacted for 30 minutes while being kept at 60 ° C. in a thermostatic bath. After completion of the reaction, the precipitate was filtered off, and the aqueous solution of cobalt sulfate from which the precipitate was separated was used as Step 2 liquid, and the content of each metal was measured in the same manner as in Step 1 liquid. The obtained results are shown in Table 1.

次に、恒温槽を用いて液温を60℃に保ちながら、工程2液に3%過酸化水素水、2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加し、酸化還元電位を380mVに、pHを4.5に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーの沈殿物をろ別し、工程3液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表1に示す。   Next, while maintaining the liquid temperature at 60 ° C. using a thermostatic bath, 3% hydrogen peroxide solution and 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution are added to Step 2 solution, the oxidation-reduction potential is 380 mV, and the pH is 4. The mixture was adjusted to 5 and stirred for 5 hours. The resulting slurry precipitate was filtered off to obtain Step 3 solution, and the content of each metal was measured in the same manner as Step 1 solution. The obtained results are shown in Table 1.

なお、工程3液のろ別の際のろ過速度を測定するため、直径150mmの5Cろ紙を用いて吸引ろ過を行い、ろ過速度を測定した。また、工程1液中のコバルト含有量と工程3液中のコバルト含有量からコバルト回収率(%)を求めた。ろ過速度とコバルト回収率を表1に示す。   In addition, in order to measure the filtration rate at the time of filtration of a process 3 liquid, suction filtration was performed using 5 C filter paper with a diameter of 150 mm, and the filtration rate was measured. Moreover, the cobalt recovery rate (%) was calculated | required from the cobalt content in the process 1 liquid, and the cobalt content in the process 3 liquid. Table 1 shows the filtration rate and the cobalt recovery rate.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表1に示した結果からわかるように、実施例1では、コバルトの回収率を大きく低下させることなく、ニッケル除去工程により十分にニッケルが除去され、鉄除去工程により十分に鉄が除去されることが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 1, in Example 1, nickel is sufficiently removed by the nickel removing step and iron is sufficiently removed by the iron removing step without greatly reducing the cobalt recovery rate. Was confirmed.

(実施例2)
実施例1で使用した工程1液と同様の溶液を用い、実施例1と同様にニッケルを除去し工程2液を得た。実施例1と同様にして、工程1液及び工程2液の各金属の含有量を測定した。得られた結果を表2に示す。
(Example 2)
Using the same solution as the Step 1 solution used in Example 1, nickel was removed in the same manner as in Example 1 to obtain Step 2 solution. In the same manner as in Example 1, the content of each metal in Step 1 solution and Step 2 solution was measured. The obtained results are shown in Table 2.

次に、恒温槽を用いて液温を60℃に保ちながら、工程2液に3%過酸化水素水、2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加し、酸化還元電位を380mVに、pHを3.5に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーを工程3液とし、工程3液の一部をろ別したろ液を工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表2に示す。   Next, while maintaining the liquid temperature at 60 ° C. using a thermostatic bath, 3% hydrogen peroxide solution and 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution are added to Step 2 solution, the oxidation-reduction potential is 380 mV, and the pH is 3. The mixture was adjusted to 5 and stirred for 5 hours. The obtained slurry was used as Step 3 liquid, and the content of each metal was measured in the same manner as in Step 1 liquid for the filtrate obtained by filtering a part of Step 3 liquid. The obtained results are shown in Table 2.

次に、工程3液に、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、pHを5.7に調整して5時間撹拌した。得られた溶液の沈殿物をろ別し工程4液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表2に示す。   Next, 2 mol / L sodium hydroxide was added to Step 3 solution, the pH was adjusted to 5.7, and the mixture was stirred for 5 hours. The precipitate of the obtained solution was separated by filtration to prepare Step 4 solution, and the content of each metal was measured in the same manner as Step 1 solution. The obtained results are shown in Table 2.

なお、工程4液のろ別の際のろ過速度を測定するため直径150mmの5Cろ紙を用いて吸引ろ過を行い、ろ過速度を測定した。また、工程1液中のコバルト含有量と工程4液中のコバルト含有量からコバルト回収率を求めた。ろ過速度とコバルト回収率の結果を表2に示す。   In addition, in order to measure the filtration rate at the time of filtration of process 4 liquid, suction filtration was performed using 5 C filter paper with a diameter of 150 mm, and the filtration rate was measured. Moreover, the cobalt recovery rate was calculated | required from the cobalt content in the process 1 liquid, and the cobalt content in the process 4 liquid. The results of filtration rate and cobalt recovery are shown in Table 2.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表2に示した結果からわかるように、ケイ素除去工程により十分にケイ素が除去されることが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 2, it was confirmed that silicon was sufficiently removed by the silicon removal step.

(比較例1)
実施例2で使用した工程1液と同様の溶液を用い、実施例2と同様にニッケルを除去し工程2液を得た。実施例2と同様に工程1液の各金属の含有量を表3に示す。なお、工程2液の各金属の含有量は、実施例2と同様であったことから、その記載は省略した。
(Comparative Example 1)
Using the same solution as the Step 1 solution used in Example 2, nickel was removed in the same manner as in Example 2 to obtain Step 2 solution. Table 3 shows the content of each metal in Step 1 as in Example 2. In addition, since content of each metal of process 2 liquid was the same as that of Example 2, the description was abbreviate | omitted.

次に、恒温槽を用いて液温を60℃に保ちながら、工程2液に3%過酸化水素水、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、酸化還元電位を380mV、pHを2.5に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーを工程3液とし、工程3液の一部をろ別したろ液を工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表3に示す。   Next, while maintaining the liquid temperature at 60 ° C. using a thermostatic bath, 3% hydrogen peroxide solution and 2 mol / L sodium hydroxide were added to the liquid in Step 2, and the oxidation-reduction potential was set to 380 mV and the pH to 2.5. Adjusted and stirred for 5 hours. The obtained slurry was used as Step 3 liquid, and the content of each metal was measured in the same manner as in Step 1 liquid for the filtrate obtained by filtering a part of Step 3 liquid. The obtained results are shown in Table 3.

次に、工程3液に、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、pHを5.7に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーの沈殿物をろ別し、を工程4液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表3に示す。   Next, 2 mol / L sodium hydroxide was added to Step 3 solution, the pH was adjusted to 5.7, and the mixture was stirred for 5 hours. The resulting slurry precipitate was filtered off to prepare Step 4 solution, and the content of each metal was measured in the same manner as Step 1 solution. The obtained results are shown in Table 3.

なお、工程4液のろ別の際のろ過速度を測定するため直径150mmの5Cろ紙を用いて吸引ろ過を行い、ろ過速度を測定した。また、工程1液中のコバルト含有量と工程4液中のコバルト含有量からコバルト回収率を求めた。ろ過速度とコバルト回収率の結果を表3に示す。   In addition, in order to measure the filtration rate at the time of filtration of process 4 liquid, suction filtration was performed using 5 C filter paper with a diameter of 150 mm, and the filtration rate was measured. Moreover, the cobalt recovery rate was calculated | required from the cobalt content in the process 1 liquid, and the cobalt content in the process 4 liquid. The results of filtration rate and cobalt recovery are shown in Table 3.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表3に示した結果からわかるように、比較例1では、鉄除去工程においてpHが3未満であったことから水酸化鉄の析出量が少なく、鉄の除去が不十分であった。また、ケイ素除去工程で、水酸化鉄が析出したもののpHが5を超えていたため、ろ過性の悪い沈殿が生じ、実施例2に比較してろ過速度が遅いことが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 3, in Comparative Example 1, since the pH was less than 3 in the iron removal step, the amount of iron hydroxide deposited was small, and the removal of iron was insufficient. Moreover, since the pH of the iron hydroxide precipitated in the silicon removal step was greater than 5, precipitation with poor filterability occurred, and it was confirmed that the filtration rate was slower than that of Example 2.

(比較例2)
実施例2で使用した工程1液と同様の溶液を用い、実施例2と同様にニッケルを除去し工程2液を得た。実施例2と同様に工程1液の各金属の含有量を表4に示す。なお、工程2液の各金属の含有量は、実施例2と同様であったことから、その記載は省略した。
(Comparative Example 2)
Using the same solution as the Step 1 solution used in Example 2, nickel was removed in the same manner as in Example 2 to obtain Step 2 solution. Table 4 shows the content of each metal in Step 1 as in Example 2. In addition, since content of each metal of process 2 liquid was the same as that of Example 2, the description was abbreviate | omitted.

次に、恒温槽を用いて液温を60℃に保ちながら、工程2液に3%過酸化水素水、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、酸化還元電位を380mV、pHを5.2に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーを工程3液とし、工程3液の一部をろ別したろ液を工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表4に示す。   Next, 3% hydrogen peroxide solution and 2 mol / L sodium hydroxide are added to Step 2 solution while maintaining the solution temperature at 60 ° C. using a thermostat, and the oxidation-reduction potential is 380 mV and the pH is 5.2. Adjusted and stirred for 5 hours. The obtained slurry was used as Step 3 liquid, and the content of each metal was measured in the same manner as in Step 1 liquid for the filtrate obtained by filtering a part of Step 3 liquid. Table 4 shows the obtained results.

次に、工程3液に、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、pHを5.7に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーの沈殿物をろ別し、工程4液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表4に示す。   Next, 2 mol / L sodium hydroxide was added to Step 3 solution, the pH was adjusted to 5.7, and the mixture was stirred for 5 hours. The resulting slurry precipitate was filtered off to obtain Step 4 liquid, and the content of each metal was measured in the same manner as Step 1 liquid. Table 4 shows the obtained results.

なお、工程4液のろ別の際のろ過速度を測定するため直径150mmの5Cろ紙を用いて吸引ろ過を行い、ろ過速度を測定した。また、工程1液中のコバルト含有量と工程4液中のコバルト含有量からコバルト回収率を求めた。ろ過速度とコバルト回収率の結果を表4に示す。   In addition, in order to measure the filtration rate at the time of filtration of process 4 liquid, suction filtration was performed using 5 C filter paper with a diameter of 150 mm, and the filtration rate was measured. Moreover, the cobalt recovery rate was calculated | required from the cobalt content in the process 1 liquid, and the cobalt content in the process 4 liquid. Table 4 shows the results of filtration rate and cobalt recovery.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表4に示した結果からわかるように、比較例2では、鉄除去工程においてpHが5を超えていたことから、実施例2に比較してろ過速度が遅いことが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 4, in Comparative Example 2, since the pH exceeded 5 in the iron removal step, it was confirmed that the filtration rate was slower than in Example 2.

(参考例1)
実施例2で使用した工程1液と同様の溶液を用い、実施例2と同様にニッケルを除去し工程2液を得た。実施例2と同様に工程1液の各金属の含有量を表5に示す。なお、工程2液の各金属の含有量は、実施例2と同様であったことから、その記載は省略した。
(Reference Example 1)
Using the same solution as the Step 1 solution used in Example 2, nickel was removed in the same manner as in Example 2 to obtain Step 2 solution. Table 5 shows the content of each metal in Step 1 as in Example 2. In addition, since content of each metal of process 2 liquid was the same as that of Example 2, the description was abbreviate | omitted.

次に、実施例2と同様にして、恒温槽を用いて液温を60℃に保ちながら、工程2液に3%過酸化水素水、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、酸化還元電位を380mV、pHを3.5に調整して5時間撹拌し、得られたスラリーを工程3液とした。なお、工程3液の一部をろ別したろ液の各金属の含有量は、実施例2と同様であったことから、その記載は省略した。   Next, in the same manner as in Example 2, while maintaining the liquid temperature at 60 ° C. using a thermostatic bath, 3% hydrogen peroxide solution and 2 mol / L sodium hydroxide were added to Step 2 liquid, and the oxidation-reduction potential was set. The slurry was adjusted to 380 mV and pH 3.5 and stirred for 5 hours, and the resulting slurry was designated as Step 3 liquid. In addition, since content of each metal of the filtrate which filtered a part of process 3 liquid was the same as that of Example 2, the description was abbreviate | omitted.

次に、工程3液に、2mol/L水酸化ナトリウムを添加し、pHを6.5に調整して5時間撹拌した。得られた工程4液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表5に示す。   Next, 2 mol / L sodium hydroxide was added to Step 3 solution, the pH was adjusted to 6.5, and the mixture was stirred for 5 hours. The obtained Step 4 solution was used, and the content of each metal was measured in the same manner as Step 1 solution. The results obtained are shown in Table 5.

工程4液のろ別の際のろ過速度を測定するため直径150mmの5Cろ紙を用いて吸引ろ過を行い、ろ過速度を測定した。また、工程1液中のコバルト含有量と工程4液中のコバルト含有量からコバルト回収率を求めた。ろ過速度とコバルト回収率の結果を表5に示す。   Step 4 Suction filtration was performed using 5C filter paper having a diameter of 150 mm in order to measure the filtration rate when the liquid was filtered, and the filtration rate was measured. Moreover, the cobalt recovery rate was calculated | required from the cobalt content in the process 1 liquid, and the cobalt content in the process 4 liquid. The results of filtration rate and cobalt recovery are shown in Table 5.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表5に示した結果からわかるように、参考例1では、ケイ素除去工程においてpHが6を超えていたことから、コバルトの回収率が大幅に低下することが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 5, in Reference Example 1, since the pH exceeded 6 in the silicon removal step, it was confirmed that the cobalt recovery rate was significantly reduced.

(実施例3)
不純物としてニッケル、鉄及びケイ素を含むコバルトメタルを原料とし実施例2と同様にして、溶解工程、ニッケル除去工程、鉄除去工程及びケイ素除去工程を行い、硫酸コバルト水溶液を得た。得られた硫酸コバルト水溶液300mLに5N水酸化ナトリウム約190mLを添加して撹拌し、反応させて水酸化コバルトを沈殿させた。その水酸化コバルトを溶液からろ別し、水酸化コバルトの沈殿を得た。かかる沈殿を800℃で約5時間乾燥して、約43gの結晶を得た。また、その水酸化コバルトを焼成して酸化コバルト(Co)を製造した。得られた水酸化コバルト及び酸化コバルトの各成分の含有量(質量%)を表6に示す。
Example 3
Using cobalt metal containing nickel, iron and silicon as impurities as raw materials, a dissolution step, a nickel removal step, an iron removal step and a silicon removal step were performed in the same manner as in Example 2 to obtain a cobalt sulfate aqueous solution. About 190 mL of 5N sodium hydroxide was added to 300 mL of the obtained cobalt sulfate aqueous solution and stirred, and reacted to precipitate cobalt hydroxide. The cobalt hydroxide was filtered from the solution to obtain a cobalt hydroxide precipitate. The precipitate was dried at 800 ° C. for about 5 hours to obtain about 43 g of crystals. Moreover, the cobalt hydroxide was baked to produce cobalt oxide (Co 3 O 4 ). Table 6 shows the content (mass%) of each component of the obtained cobalt hydroxide and cobalt oxide.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表6に示した結果からわかるように、本発明の製造方法により得られた水酸化コバルトは高純度であることが確認された。また、得られた水酸化コバルトから製造された酸化コバルトも高純度であることが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 6, it was confirmed that the cobalt hydroxide obtained by the production method of the present invention had high purity. Moreover, it was confirmed that the cobalt oxide manufactured from the obtained cobalt hydroxide is also highly pure.

(実施例4)
不純物としてニッケル、鉄及びケイ素を含むコバルトメタル62.7gを4.1N硫酸水溶液500mLに添加して溶解し、コバルト濃度120g/L、pH3.5の硫酸コバルト水溶液を調製した。
Example 4
62.7 g of cobalt metal containing nickel, iron and silicon as impurities was added to and dissolved in 500 mL of a 4.1N sulfuric acid aqueous solution to prepare a cobalt sulfate aqueous solution having a cobalt concentration of 120 g / L and a pH of 3.5.

また、得られた硫酸コバルト水溶液を工程1液とし、その溶液中のコバルト(Co)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)及びケイ素(Fe)の含有量(g/L)をICP(島津製作所社製、ICPS−8000)を用いて測定した。工程1液中の各金属の含有量を表7に示す。   In addition, the obtained aqueous solution of cobalt sulfate was used as a step 1 solution, and the content (g / L) of cobalt (Co), nickel (Ni), iron (Fe), and silicon (Fe) in the solution was determined by ICP (Shimadzu Corporation). ICPS-8000) manufactured by the company. Table 7 shows the content of each metal in Step 1 solution.

得られた工程1液500mLをコニカルビーカーに取り、恒温槽を用いて液温を60℃に保ちながら、3%過酸化水素水、2mol/L水酸化ナトリウム水溶液を添加し、酸化還元電位を380mVに、pHを3.5に調整して5時間撹拌した。得られたスラリーの沈殿物をろ別し、工程3液とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を測定した。得られた結果を表7に示す。   Take 500 mL of the obtained Step 1 liquid in a conical beaker, and while maintaining the liquid temperature at 60 ° C. using a thermostatic bath, add 3% hydrogen peroxide solution, 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution, and set the redox potential to 380 mV. The pH was adjusted to 3.5 and stirred for 5 hours. The resulting slurry precipitate was filtered off to obtain Step 3 solution, and the content of each metal was measured in the same manner as Step 1 solution. The results obtained are shown in Table 7.

その後、工程3液を再び水酸化ナトリウムを用いてpHを5.7に調整し、5時間撹拌を行った後、沈殿物をろ別したケイ素除去工程液(工程4液)とし、工程1液と同様にして各金属の含有量を分析した結果を表7に示す。また、工程1液中のコバルト含有量と工程4液中のコバルト含有量からコバルト回収率を求めた結果を表7に示す。   Thereafter, the pH of the Step 3 liquid was again adjusted to 5.7 using sodium hydroxide and stirred for 5 hours, and then the silicon removal process liquid (Step 4 liquid) from which the precipitate was filtered was obtained. Table 7 shows the results of analyzing the content of each metal in the same manner as described above. In addition, Table 7 shows the results of obtaining the cobalt recovery rate from the cobalt content in the Step 1 solution and the cobalt content in the Step 4 solution.

Figure 2006008463
Figure 2006008463

表7に示した結果からわかるように、実施例7では、鉄除去工程、ケイ素除去工程により、鉄、ケイ素が十分に低減されることが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 7, in Example 7, it was confirmed that iron and silicon were sufficiently reduced by the iron removal step and the silicon removal step.

本発明は、磁性材料、電池材料、電子材料等に使用されるコバルト化合物を製造する際に利用可能である。
The present invention can be used when producing a cobalt compound used for a magnetic material, a battery material, an electronic material, and the like.

Claims (9)

不純物として鉄及びケイ素を含有するコバルト金属を硫酸水溶液に溶解する溶解工程と、
前記溶解工程で得られた溶液に、2価の鉄を酸化させるための酸化剤を添加すると共に当該溶液のpHを3〜5に調整し、水酸化鉄を析出させて除去する鉄除去工程と、
前記鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整し、ケイ素を析出させて除去するケイ素除去工程と、
を備えることを特徴とする硫酸コバルト水溶液の製造方法。
A dissolution step of dissolving cobalt metal containing iron and silicon as impurities in an aqueous sulfuric acid solution;
An iron removing step of adding an oxidizing agent for oxidizing divalent iron to the solution obtained in the dissolving step and adjusting the pH of the solution to 3 to 5 to precipitate and remove iron hydroxide; ,
A silicon removal step of adjusting the pH of the solution obtained in the iron removal step to 5 to 6 to precipitate and remove silicon;
A method for producing an aqueous cobalt sulfate solution.
不純物としてニッケル及び鉄を含有するコバルト金属を硫酸水溶液に溶解する溶解工程と、
前記溶解工程で得られた溶液に、鉄粉及び硫化物イオンを生成する化合物を添加し、硫化ニッケルを析出させて除去するニッケル除去工程と、
前記ニッケル除去工程で得られた溶液に、2価の鉄を酸化させるための酸化剤を添加すると共に当該溶液のpHを3〜5に調整し、水酸化鉄を析出させて除去する鉄除去工程と、
を備えることを特徴とする硫酸コバルト水溶液の製造方法。
A dissolution step of dissolving cobalt metal containing nickel and iron as impurities in an aqueous sulfuric acid solution;
A nickel removing step of adding a compound that generates iron powder and sulfide ions to the solution obtained in the dissolving step, and depositing and removing nickel sulfide;
An iron removing step of adding an oxidizing agent for oxidizing divalent iron to the solution obtained in the nickel removing step and adjusting the pH of the solution to 3 to 5 to precipitate and remove iron hydroxide. When,
A method for producing an aqueous cobalt sulfate solution.
前記溶解工程において、前記コバルト金属が不純物としてケイ素をさらに含有するものであり、
前記鉄除去工程で得られた溶液のpHを5〜6に調整し、ケイ素を析出させて除去するケイ素除去工程をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法。
In the melting step, the cobalt metal further contains silicon as an impurity,
The method for producing an aqueous cobalt sulfate solution according to claim 2, further comprising a silicon removal step of adjusting the pH of the solution obtained in the iron removal step to 5 to 6 to precipitate and remove silicon.
前記溶解工程において、前記コバルト金属がコバルト1gに対して、鉄を0.5〜50mg、ケイ素を2mg以下含有するものであることを特徴とする請求項1又は3に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法。   In the said melt | dissolution process, the said cobalt metal contains 0.5-50 mg of iron and 2 mg or less of silicon with respect to 1 g of cobalt, The manufacture of the cobalt sulfate aqueous solution of Claim 1 or 3 characterized by the above-mentioned. Method. 前記溶解工程において、前記コバルト金属がコバルト1gに対して、ニッケルを0.5〜5mg、鉄を0.5〜50mg含有するものであることを特徴とする請求項2又は3に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法。   4. The cobalt sulfate according to claim 2, wherein in the melting step, the cobalt metal contains 0.5 to 5 mg of nickel and 0.5 to 50 mg of iron with respect to 1 g of cobalt. 5. A method for producing an aqueous solution. 前記ニッケル除去工程において、前記硫化物イオンを生成する化合物が水硫化ナトリウム、硫化ナトリウム、硫化水素及び硫化カリウムのうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項2又は3に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法。   4. The cobalt sulfate according to claim 2, wherein in the nickel removal step, the compound that generates the sulfide ion is at least one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and potassium sulfide. 5. A method for producing an aqueous solution. 前記ケイ素除去工程において、前記鉄除去工程で得られた溶液の温度を40℃以上に調整することを特徴とする請求項1又は3に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法。   4. The method for producing an aqueous cobalt sulfate solution according to claim 1, wherein in the silicon removal step, the temperature of the solution obtained in the iron removal step is adjusted to 40 ° C. or higher. 前記鉄除去工程において、前記2価の鉄を酸化させるための酸化剤が過酸化水素水又は次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1〜3のうちの何れか一項に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法。   In the said iron removal process, the oxidizing agent for oxidizing the said bivalent iron is hydrogen peroxide solution or sodium hypochlorite, It is any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Of producing an aqueous cobalt sulfate solution. 請求項1〜8のうちの何れか一項に記載の硫酸コバルト水溶液の製造方法で得られた硫酸コバルト水溶液に、水酸化ナトリウムを添加し、水酸化コバルトを析出させて分離する水酸化コバルト分離工程、
を備えることを特徴とする水酸化コバルトの製造方法。
Cobalt hydroxide separation in which sodium hydroxide is added to the cobalt sulfate aqueous solution obtained by the method for producing a cobalt sulfate aqueous solution according to any one of claims 1 to 8 to precipitate and separate the cobalt hydroxide. Process,
A process for producing cobalt hydroxide, comprising:
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