[发明专利]一种从钴氨络合物溶液中制备球形四氧化三钴的方法

说明书

本发明公开了一种从钴氨络合物溶液中制备球形四氧化三钴的方法，属于资源回收技术领域。该方法通过将待处理的钴氨络合物溶液直接加热蒸氨，破坏钴氨络合物的结构，在此过程中，溶液中二价钴和三价钴相互转化，大量NH₃和H₂O溢出；蒸发至一定的体积后，固液分离，获得含二价钴和三价钴的四氧化三钴前驱体，然后将前驱体在一定温度下焙烧，可获得粒径为1‑2μm的球形Co₃O₄。本发明工艺简单、钴回收率高，无需加入任何反应试剂，且蒸氨余液和NH₃处理后可回收利用，获得的Co₃O₄为球形，具有较大比表面积，可用于制备钴酸锂、磁性材料、催化材料等，为钴资源的氨法回收技术提供重要参考。

技术领域

本发明属于资源回收技术领域，具体涉及一种从钴氨络合物溶液中制备球形四氧化三钴的方法。

背景技术

钴是一种重要的战略资源，广泛应用于合金、电池、催化等技术领域。目前钴资源的湿法回收工艺主要有酸浸法和氨浸法。在酸浸时，原料中大部分金属均会浸出，特别是对于锂离子电池或红土矿等成分复杂的含钴资源，浸出液成分较为复杂，导致后续的净化除杂流程长，且废液处理耗碱量大，成本较高。采用氨浸法处理时，只有铜、镍、钴等金属元素与氨形成配合物进入溶液，铁、镁、钙、硅等杂质则大部分不与氨反应进入渣中，大大缩减了后续的净化过程。由此可见，相对于酸浸法来说，氨浸法回收钴具有不可替代的优势。

目前，从氨浸后的钴氨络合物溶液中回收钴并制备钴产品的方法主要有硫化沉淀法和还原沉淀法。硫化沉淀法是指通过向钴氨络合物溶液中加入硫化剂，如H₂S、(NH₄)₂S、Na₂S等，使钴转化成CoS沉淀下来。这种方法虽然操作简单、钴回收率高，但是获得的CoS沉淀还需进一步处理回收钴，且在沉淀过程中会产生硫化氢气体。还原沉淀法主要是通过加入还原剂破坏钴氨络合物之间的稳定性，然后再加入沉淀剂即可获得相应的钴沉淀。中国专利文献CN108396156A公开一种由钴氨络合物制备钴产品的方法，主要是通过引入水合肼、硼氢化钠、多聚甲醛或者乙二醇中的一种作为还原剂，并向还原后的溶液中加入氢氧化钠或者草酸盐溶液，即可获得氢氧化钴或者草酸钴产品，这种方法虽然钴回收率高，但是需要消耗昂贵的还原剂。

四氧化三钴作为尖晶石型过渡金属氧化物，是制备钴酸锂电池、合金材料、超级电容器等的重要原料。目前，四氧化三钴的制备方法主要有化学沉淀-煅烧法、溶胶凝胶法、水热法等。如果将氨浸液中的钴氨络合物制备成四氧化三钴，不仅可以回收溶液中的钴资源，而且可以获得附加值较高的球形四氧化三钴产品，可为钴资源的氨法回收技术提供参考。

发明内容

针对现有氨浸法回收钴资源的工艺中存在的有害气体生成、还原剂依赖等问题，本发明提供了一种从钴氨络合物溶液中制备球形四氧化三钴的方法，该方法不仅能够安全、高效地回收钴氨络合物溶液中的钴，同时获得的四氧化三钴产品纯度高、比表面积大、形貌好，对钴资源的氨法回收具有重要参考意义。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种从钴氨络合物溶液中制备球形四氧化三钴的方法，包括以下步骤：

(1)将待处理的钴氨络合物溶液加热蒸氨，蒸发一定体积后，固液分离，获得四氧化三钴前驱体；

(2)将所述四氧化三钴前驱体在300-600℃下焙烧3-6h得到球形四氧化三钴。

进一步的，步骤(1)中所述钴氨络合物溶液是指金属钴或钴盐与氨水-铵盐混合溶液反应生成的钴氨络合物溶液。

更进一步的，所述钴盐包括钴的硫酸盐或碳酸盐或碱式碳酸盐，所述氨水-铵盐混合溶液包括氨水-碳酸铵、氨水-硫酸铵或氨水-碳酸氢铵混合溶液。

进一步的，步骤(1)中所述钴氨络合物包括二价钴氨络合物或三价钴氨络合物或二者任意比例混合的钴氨络合物。