[发明专利]用于从含钴的材料回收金属的方法

说明书

本发明披露了一种用于从含金属的材料中回收金属的方法，所述含金属的材料包含呈氧化形式的大于1％的Co、大于15％的Co和Ni的总量、和大于1％的Mg，所述方法包括以下步骤：‑将所述含金属的材料与造渣剂一起在浴炉中熔炼，从而产生合金相以及矿渣相，所述合金相具有大于80％、优选大于90％的Co和小于1％的Mg，所述熔炼通过如下方式进行：施加还原性熔炼条件，并且选择CaO、SiO₂、以及Al₂O₃作为造渣剂，所述造渣剂的量使得根据0.25SiO₂/Al2O₃2.5、0.5SiO₂/CaO2.5的比率并且根据MgO10％获得最终矿渣组合物；以及，‑将所述合金相与所述矿渣相分离。该方法确保Co与其它金属诸如Ni在合金相中的定量回收，同时将Mg收集到矿渣中。由于不含Mg，所获得的合金可以通过使用湿法冶金技术进行经济的精炼，特别是用于制备用作锂离子电池的阴极材料的前体。

本公开涉及用于从含钴的材料回收钴的方法。

对电动车辆的需求的不断增加已经引发了锂离子电池市场的蓬勃发展。钴和镍是用于生产这些可再充电电池的最重要的金属中的一部分，因此对这些金属的需求也在快速增长。

世界钴储量的大约一半位于跨越赞比亚和刚果民主共和国边界的非洲铜带区中。在该区域中，作为铜工业的副产物提供钴：矿床通常包含4％-5％的铜，而仅存在0.2％-0.4％的钴。钴回收工厂通常从铜精炼回路的渗液中获得进料。渗液流通常包含几克每升的钴和一些镍，以及在一定程度上通过中和步骤即时去除的多种杂质。所得的含钴的产物为所谓的混合氢氧化物沉淀(MHP)。

MHP的生产为整个非洲铜带区的目前最高水平。在大多数情况下，根据以下反应，使用氧化镁(MgO)乳剂来沉淀氢氧化钴：

CoSO_4,水溶液+MgO_固体+H₂O→Co(OH)_2,固体+MgSO_4,水溶液

在实施过程中，根据上述反应获得的MHP通常还包含沉淀金属的碱性硫酸盐和部分氧化的物质(诸如氧氢氧化物)。除了钴以外，它们还可能包含可观量的镍、铜或其他有价值金属。

通常将MHP转移到专门的工厂以纯化并回收所包含的有价值金属。

在少数情况下，使用石灰(CaO)沉淀代替氧化镁。然而，之后用石膏稀释MHP，这继而导致更高的运输和处理成本、以及附加的纯化要求。

然而，用氧化镁进行沉淀并非没有缺点。所获得的MHP通常被大量的镁污染。镁在沉淀中的存在对下游精制流程，尤其是在高纯度钴盐、氢氧化物或金属的生产方面，具有不利影响。

在大多数情况下，关键的纯度要求是由电池工业决定的，而电池行业正在消化全球钴产量中越来越大的比例。由于这些纯度要求，现已开发了复杂的加工途径，涉及例如选择性沉淀、溶剂萃取和离子交换。当这些途径必须应对镁的干扰时，大多数途径变得甚至更加复杂和昂贵。

然而，一些方法是已知的，其中氧化镁在精炼步骤之前被分离。这种方法避免了钴精炼期间镁的干扰。

US2009249921A1提出了使用基于二氧化硅/石灰或二氧化硅/氧化铝的矿渣组合物来将钴镍化合物中的氧化镁转化为矿渣。所述方法仅限于金属的固态还原，这种方法也叫做直接还原。任选地进行后续的熔融操作，以将合金与矿渣分离。

W02009100495提出了一种用于镍产品的浴槽熔炼方法，所述方法通过控制矿渣的化学特性以使镍产品中存在的污染物具有高溶解度来生产熔融的镍。污染物被定义为单质形式和化合物形式的镁、钙、钴、铜、锰、硅、硫、磷和铝。

根据本发明的方法还实现了氧化镁的提前分离。但是与现有技术不同，本发明允许钴和镍(如果存在的话)在熔融金属相中同时资源化，而在矿渣中收集氧化镁。