[发明专利]一种萃取色层分离净化钴溶液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种萃取色层分离净化钴溶液的方法。

背景技术

纯度大于4N的高纯钴主要用于超大、大型集成电路、微电子设备、X射线管阴极、磁性记录介质、动态存储器以及半导体材料的镀膜靶材等，并有可能成为导体材料、导线用铝的替代材料，在精密仪表和电子元件领域以及磁性材料中有着非常广泛的应用前景。目前世界上高纯钴的生产商大多为日、美等国的公司，我国在这一领域的生产还未见报道。

制备高纯钴的关键是钴溶液的深度净化，特别是要使钴溶液中镍的含量小于10ppm，净化后的钴溶液经过电积得到高纯阴极钴，再将高纯阴极钴经过真空熔炼进一步净化，得到高纯钴锭。

目前钴溶液的净化方法主要有化学沉淀法、离子交换法和溶剂萃取法。但这些方法难以制备出镍含量小于10ppm的高纯钴溶液，即使进行多级数的分离也难以实现钴镍、钴铜的深度分离。

萃取色层法具有液-液萃取中萃取剂的高度选择性，又具有离子交换法的多级性，在分离性质接近的元素上有着优良的性能，因此在湿法冶金中受到越来越多的重视。因此研制用萃取色层法净化钴溶液制备高纯钴的方法成为该技术领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种萃取色层分离净化钴溶液的方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种萃取色层分离净化钴溶液的方法，其步骤如下：(1)首先把P507萃淋树脂装入萃取色层柱中；(2)然后P507萃淋树脂柱用钴溶液淋洗进行加料，使萃取剂P507与钴进行萃取反应；(3)对萃取钴的P507萃淋树脂柱进行淋洗，用钴盐淋洗液把P507萃淋树脂柱中的镍淋洗到淋洗液水相中，钴仍留在P507萃淋树脂的萃取剂P507中；(4)再用酸淋洗液把P507萃淋树脂柱中的钴淋洗到淋洗液水相中，得到高纯钴盐溶液；(5)最后把含铁、锌等金属杂质的P507萃淋树脂柱用色层树脂再生溶液进行淋洗、再生，再生后的树脂继续循环使用；进行上述所有操作的温度在10-40摄氏度之间。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(1)中P507萃取剂采用皂化吸附的方式吸附在大孔吸附树脂上，制备出30％-80％(重量百分数，下同)P507萃淋树脂。

一种优选技术方案，其特征在于：所述大孔吸附树脂的粒径在70-150目的范围内。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(2)中钴溶液为钴的氯化物或硫酸盐溶液，其中钴的总浓度为5-150克/升。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(2)中钴溶液的pH值为4-5，其它杂质金属离子总浓度小于1克/升。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(3)中钴盐淋洗液为含钴5-20克/升、pH值为2-3的硫酸钴或氯化钴溶液。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(4)中酸淋洗液为游离酸度为0.5-4摩尔/升硫酸溶液或盐酸溶液。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(5)中色层树脂再生溶液为6摩尔/升的盐酸溶液。

一种优选技术方案，其特征在于：所述步骤(5)萃取色层净化分离后得到的高纯钴溶液经过浓缩得到含钴50-160克/升的硫酸钴或氯化钴溶液，pH值为2-4，经过恒电流电解，温度30-60℃，在阴极上沉积得到电积阴极钴。

一种优选技术方案，其特征在于：所述电积阴极钴经过真空熔炼得到纯度大于4N的高纯钴锭，熔炼温度大于1495℃，真空度10^-3-10Pa。

萃取色层法分离净化钴溶液原料的制备方法是本领域所属技术人员所共知的。第一种方法是将工业级或试剂硫酸钴或氯化钴溶解在水中，加入盐酸或硫酸调整pH值；第二种方法是将金属钴或钴粉加入定量的盐酸或硫酸溶解得到钴料液；第三种方法是将含钴的金属或合金加入定量的盐酸或硫酸溶解得到钴料液。得到的料液为的硫酸钴或氯化钴溶液，所得溶液钴含量为5-150克/升。

萃取色层法净化钴溶液过程中的P507萃淋树脂的制备方法是使用大孔吸附树脂，最好是对油性物质有较高选择性的大孔吸附树脂，在搅拌的条件下对P507萃取剂进行吸附，制备出所需含量的P507萃淋树脂。

在本发明中的萃取色层法分离净化钴溶液的体系中影响钴镍、钴铜、钴锌等钴与其他金属离子分离的因素很多，它们是萃取色层柱的长径比、支持体的粒径及孔隙率大小，淋洗溶液的流速；P507萃取剂的浓度；料液中钴和其它金属离子的浓度和酸度，洗涤液的浓度和酸度等因素。