中國(guó)粉體網(wǎng)訊 鈷優(yōu)異的性質(zhì)使其在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,，鈷產(chǎn)品主要以化學(xué)品和金屬的形式應(yīng)用于電池材料,、催化劑,、顏料,、高溫合金、硬質(zhì)合金和磁性材料等領(lǐng)域,。目前,，電池行業(yè)是消耗鈷最多的行業(yè)，鈷主要用于制備鋰離子電池的正極材料,，鈷可以提高鋰離子電池的穩(wěn)定性和安全性,，改善電池的循環(huán)性能，從而提高電池的壽命,。鈷與鎳,、鉻、鉬和鎢等元素構(gòu)成的鈷基超級(jí)合金在高溫下仍能保持高強(qiáng)度,、耐磨性和耐腐蝕性,，是用于噴氣飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的主要原料，因此,，制備超級(jí)合金也是鈷的主要應(yīng)用領(lǐng)域,。
鑒于鈷日益突出的重要地位，歐盟,、美國(guó)最近先后發(fā)布了包含鈷礦物,、鈷金屬及氧化物在內(nèi)的關(guān)鍵礦物、原材料清單,，將其列為重要“戰(zhàn)略物資”,，并制定了限制其進(jìn)出口貿(mào)易的安全供應(yīng)戰(zhàn)略和政策。我國(guó)已于2016年將金屬鈷列入戰(zhàn)略性礦產(chǎn)目錄,。
中國(guó)作為全球第一大鈷消費(fèi)國(guó),，國(guó)內(nèi)鈷資源相對(duì)貧乏，僅占全球儲(chǔ)量的1.13%,，且開采難度高,，所以需大量進(jìn)口，才能滿足國(guó)內(nèi)對(duì)鈷消費(fèi)的需求,。鈷已成為我國(guó)對(duì)外依存度最高的有色金屬之一,，其中超過90%以上的鈷初級(jí)產(chǎn)品來自非洲，而非洲地區(qū)政局動(dòng)蕩,、局部沖突多發(fā),，存在諸多不確定因素。在資源短缺加進(jìn)口不穩(wěn)定性雙重壓力下,，我國(guó)鈷資源供應(yīng)存在巨大安全隱患,，難以為鈷原料的安全供應(yīng)提供有效的保障。
因此,，探索新的鈷生產(chǎn)來源迫在眉睫,。我國(guó)龐大的鈷消費(fèi)基數(shù)成為我國(guó)解決鈷資源儲(chǔ)量不足的潛在優(yōu)勢(shì)，報(bào)廢含鈷產(chǎn)品及含鈷礦物冶煉產(chǎn)生的大量二次資源擁有很高的利用價(jià)值,。因此,，近年來，從二次資源中綜合回收鈷得到了更多的關(guān)注,。
鈷粉（圖源：格林美）
鈷二次資源來源及種類
含鈷二次資源的種類繁多,，主要有冶金渣、廢合金,、廢催化劑和廢二次電池材料等,。
冶金渣
在濕法冶煉過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含鈷廢渣,，如電解錳廠產(chǎn)生的錳鈷渣,、濕法冶鋅工藝凈化除鈷工序產(chǎn)生的鋅鈷渣，以及銅,、鎳等冶煉產(chǎn)生的冶金渣等,。這些含鈷冶金渣含有豐富的鋅、鎘,、銅,、鈷、錳等金屬元素，其中鈷的含量在0.08%~6%之間,，通常高于原始礦物中鈷的含量,。鑒于冶金渣的規(guī)模和含鈷量，從含鈷冶金渣回收鈷具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和保障鈷安全供應(yīng)的戰(zhàn)略意義,。
廢舊鋰離子電池
廢舊鋰離子電池中存在大量的含鈷廢料,。一般而言，廢舊鋰離子電池正極材料的主要成分有鈷,、鎳,、錳、鋁,、鋰等金屬,，與原生礦和含鈷冶金渣相比，從廢舊鋰離子電池中提取鈷更有價(jià)值,。將廢舊鋰離子電池中的鈷資源回收,，不僅能夠使鈷資源有效地得到利用，同時(shí),，還能夠有效地降低廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染,。
廢合金
含鈷合金廢料主要包括高溫合金、硬質(zhì)合金和磁性合金,。其中鈷基高溫合金主要成分以Co為主,，含有Ni、Cr及其他元素,。硬質(zhì)合金主要成分為碳化鎢和鈷,。磁性合金中鈷一般作為提高磁飽和強(qiáng)度的添加劑。從這些合金廢料中提取有價(jià)元素鈷,，既可實(shí)現(xiàn)資源的再生,，又能獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
廢催化劑
催化劑的作用對(duì)于石油煉制工業(yè)中的燃料生產(chǎn)是必不可少的,。目前煉油工藝廣泛應(yīng)用的含鈷催化劑包括加氫脫硫催化劑,、加氫精制催化劑和Mo-Co-Ni催化劑。這些催化劑通常由負(fù)載在氧化鋁載體上的鉬(Mo)和助劑如鈷(Co)或鎳(Ni)組成,，它們通過促進(jìn)加氫處理過程中的加氫脫硫(HDS),、加氫脫氮(HDN)和加氫脫金屬(HDM)反應(yīng)來提高原料中存在的硫、氮和金屬(V和Ni)等不良雜質(zhì)的脫除,。隨著催化劑失活,，每年產(chǎn)生大量的廢催化劑。這些廢催化劑富含鉬(Mo),、鎳(Ni),、鈷(Co),、釩(V)和鋁(Al)等戰(zhàn)略金屬。其中鈷主要以單質(zhì)和氧化物的形式存在,，其含量為0.5%~30%,。與從礦石中提煉鈷相比，這在技術(shù)上也是可行和經(jīng)濟(jì)的,。
鈷二次資源回收技術(shù)現(xiàn)狀
鈷的二次資源種類繁多,，化學(xué)成分復(fù)雜多變,，近年來,，我國(guó)研究工作者在含鈷二次資源回收方面做了大量工作，提出了許多回收工藝流程,。這些工藝流程以濕法工藝為主,，一般包括浸出、化學(xué)預(yù)除雜,、鈷與其他金屬離子分離等工藝過程,。
含鈷二次資源回收過程
含鈷二次資源的預(yù)處理
預(yù)處理步驟因含鈷二次資源種類而異。鋅冶煉凈化鈷渣需要酸洗除去大部分鋅,，形成一種富鈷渣,；當(dāng)含鈷冶金渣含有有機(jī)物時(shí)還需進(jìn)行焙燒除去有機(jī)物。處理含鈷合金廢料時(shí),，通常需堿洗去除表面上的油污和雜質(zhì),，或氧化焙燒將其轉(zhuǎn)化為氧化物。對(duì)于廢舊鋰離子電池,，在濕法冶金方法中,，使用物理過程作為預(yù)處理步驟，首先需要采用放電,、粉碎,、篩分、磁選,、細(xì)碎和分級(jí)一系列的機(jī)械工藝來得到富含鈷的正極材料,，然后進(jìn)行浸出。含鈷廢催化劑在浸出之前需進(jìn)行脫油,、脫焦和粉碎處理,。在一些加氫脫硫催化劑中，金屬以硫化物的形式存在,，首先高溫焙燒以脫除催化劑中的焦炭和硫,。
含鈷二次資源的浸出
預(yù)處理后的含鈷二次資源可采用酸浸、堿浸和兩段浸出的方法進(jìn)行溶解,。酸浸一般使用無機(jī)酸進(jìn)行,，如H2SO4,、HCl、HNO3,。近年來,，有機(jī)酸得到了更多關(guān)注，如甘氨酸,、檸檬酸,、草酸、天冬氨酸等,。堿浸出可作為含鈷二次資源的替代浸出工藝,，如NaOH、NaCO3,、NHCO3和銨鹽,。然而，鈷在堿性溶液中的溶解度低,。因此,，在這種情況下，兩階段浸出將是一個(gè)更好的選擇,，常用于廢舊鋰離子電池和含鈷廢催化劑的浸出過程,，首先進(jìn)行堿浸以溶解三氧化鉬和氧化鋁，然后對(duì)先前浸出的固體殘?jiān)M(jìn)行酸浸以溶解鈷,。
浸出液的凈化除雜
浸出液凈化過程根據(jù)廢料來源,、種類和浸出工藝不同，可采用中和水解,、溶劑萃取,、離子交換等方法進(jìn)行。一般較常見的雜質(zhì)元素為Cu,、Cr,、Fe、Al,、Mo,、W等。鐵離子去除方法的選擇通常取決于浸出液中鐵的含量,，當(dāng)含鐵量高時(shí),，通常使用黃鐵礬法和針鐵礦法，當(dāng)含鐵量較低時(shí)可通過溶劑萃取進(jìn)行處理,。銅,、鋁和鎘離子經(jīng)常采用中和水解法和置換法除去。
浸出液中金屬離子的分離
經(jīng)化學(xué)除雜后的溶液一般僅含Co2+,、Ni2+,、Zn2+,，這時(shí)通常使用溶劑萃取法和化學(xué)沉淀法分離鈷和鎳、鋅,。溶液中鋅鈷分離和鈷鎳分離是根據(jù)鋅,、鎳、鈷的含量來選擇合適的方法,。當(dāng)鋅含量高時(shí)常采用化學(xué)沉淀法,，鋅含量低時(shí)常使用溶劑萃取回收鈷。對(duì)鎳高鈷低的溶液可用氧化水解沉淀除鈷,，對(duì)鎳低鈷高的溶液可用硫化沉淀除去鎳,，對(duì)于鎳鈷濃度大致相當(dāng)?shù)娜芤翰惶m合用沉淀法。
參考來源：
郭豪杰等: 含鈷二次資源綜合回收技術(shù)研究進(jìn)展,，鄭州大學(xué)
楊卉芃等,，全球鈷礦資源現(xiàn)狀及開發(fā)利用趨勢(shì)，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所
李安國(guó)等,，從含鈷廢料中回收鈷的研究進(jìn)展，江西理工大學(xué)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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