本發(fā)明涉及化工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種鈷溶液中深度凈化除鐵的方法。

背景技術(shù)：

高純鈷是重要的電子材料，純度為3N~4N的高純鈷在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)硬盤中大量使用，而純度為5N及以上的高純鈷則主要用于半導(dǎo)體行業(yè)集成電路的關(guān)鍵性接觸材料。

制備高純鈷的關(guān)鍵在于鈷溶液中雜質(zhì)的深度凈化。鈷溶液中的雜質(zhì)鐵會(huì)導(dǎo)致由高純鈷制備的電子元件磁性能不一致。目前制造高端集成電路普遍要求高純鈷中的雜質(zhì)Fe含量少于1ppm。溶液中除鐵的方法主要有中和法、針鐵礦法、氧化鐵法、鐵礬法等，這些方法主要針對(duì)濕法冶金冶煉過程中雜質(zhì)鐵的脫除，而適用于電積鈷溶液中雜質(zhì)鐵的深度脫除方法的國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道甚少。

專利CN103966627A公開了一種適用于鐵濃度低于500mg/L的鈷電解或電積溶液中鐵的深度脫除方法，向鈷鹽溶液中加入磷酸鹽或磷酸，使其與雜質(zhì)鐵形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，然后采用電積鈷的方法得到鐵雜質(zhì)含量低于0.5ppm高純鈷，該方法引入了鈉和磷酸根雜質(zhì)，需要對(duì)含磷廢水進(jìn)行處理，增加了生產(chǎn)成本。

專利CN102162031B使用具有氧化性的三氯異氰尿酸作為除鐵劑，將Fe²⁺氧化成溶于水的Fe³⁺，而Co²⁺與加入的草酸銨生成草酸鈷沉淀，從而達(dá)到除鐵的效果，但是草酸鈷無法直接用于電沉積制備高純鈷，需要進(jìn)行進(jìn)一步處理，增加了工藝流程，且由于三氯異氰尿酸和草酸銨會(huì)造成氨氮廢水。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鈷溶液中深度凈化除鐵的方法，該工藝簡(jiǎn)單易操作、穩(wěn)定性好、成本低、綠色環(huán)保、且樹脂經(jīng)過脫鐵處理后可以循環(huán)利用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種鈷溶液中深度凈化除鐵的方法，包括以下步驟：

步驟一：采用鈷片電溶造液或鈷鹽晶體與水配成鈷溶液，所得鈷溶液中鈷離子的濃度為30~150g/L；雜質(zhì)鐵離子的濃度低于0.5g/L，用酸溶液或氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值至1~3；

步驟二：將步驟一所得的鈷溶液流過離子交換柱中的Monophos螯合型樹脂進(jìn)行交換，控制溶液的溫度為20℃~80℃， pH值為1~5；

步驟三：將經(jīng)過步驟二凈化除鐵后的鈷溶液通入電積槽進(jìn)行電積除雜凈化，得到鐵含量小于1ppm的99.999%的高純鈷，其中電積除雜凈化控制條件為：鈷溶液pH值為1~4，溶液溫度40~80℃，電流密度50~500A/m²，電壓2.5~12V。

所述步驟一中的鈷溶液為CoSO₄溶液、CoCl₂溶液或CoSO₄ +CoCl₂的混合溶液。

所述步驟二中鈷溶液與樹脂的交換速率為0.2~10.0BV/h。

所述步驟二中溶液的溫度為50℃~70℃。

所述步驟二中溶液的pH值為2~3。

所述步驟一中的酸溶液為硫酸溶液或鹽酸溶液。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的鈷溶液中深度凈化除鐵的方法，采用螯合型樹脂Monophos，經(jīng)動(dòng)態(tài)離子交換法深度脫除鈷溶液中雜質(zhì)鐵的工藝，然后通入電積槽進(jìn)行電積除雜凈化，可得到鐵含量小于1ppm的99.999%的高純鈷；本發(fā)明適用于電積鈷液中痕量鐵的深度脫除，該工藝簡(jiǎn)單易操作、穩(wěn)定性好、成本低、綠色環(huán)保、且樹脂經(jīng)過脫鐵處理后可以循環(huán)利用。

附圖說明

圖1為電積鈷板GDMS分析報(bào)告單。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。

一種鈷溶液中深度凈化除鐵的方法，包括以下步驟：

步驟一：采用鈷片電溶造液或鈷鹽晶體與水配成鈷溶液，所得鈷溶液中鈷離子的濃度為30~150g/L；雜質(zhì)鐵離子的濃度低于0.5g/L，用酸溶液或氨水調(diào)節(jié)溶液的pH值至1~3；

步驟二：將步驟一所得的鈷溶液流過離子交換柱中的Monophos螯合型樹脂進(jìn)行交換，控制溶液的溫度為20℃~80℃， pH值為1~5；

步驟三：將經(jīng)過步驟二凈化除鐵后的鈷溶液通入電積槽進(jìn)行電積除雜凈化，得到鐵含量小于1ppm的99.999%的高純鈷，其中電積除雜凈化控制條件為：鈷溶液pH值為1~4，溶液溫度40~80℃，電流密度50~500A/m²，電壓2.5~12V。

實(shí)施例1

首先量取1000mL CoSO₄溶液（CoSO₄?7H₂O晶體粉末與超純水配制而成），鈷離子濃度60g/L，用濃硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至2。然后通過裝有200ml Monophos樹脂的離子交換柱，控制鈷溶液與樹脂的交換速率為0.2~3.0BV/h，溶液溫度為50~70℃，溶液pH值為2~3，離子交換吸附后雜質(zhì)元素濃度如表1所示：

表1 硫酸鈷溶液凈化前后鐵含量對(duì)比

實(shí)施例2

首先量取125L CoSO₄+CoCl₂的混合溶液（CoSO₄?7H₂O晶體粉末+CoCl₂?6H₂O晶體粉末與超純水配制而成），鈷離子濃度100g/L，用濃硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值至1。然后通過裝有25L Monophos樹脂的離子交換柱，控制鈷溶液與樹脂的交換速率為0.2~3.0BV/h，溶液溫度為50~70℃，溶液pH值為2~3，離子交換吸附后雜質(zhì)元素濃度如表2所示：

表2 硫酸鈷溶液凈化前后鐵含量對(duì)比

實(shí)施例3

首先量取50L CoCl₂溶液（CoCl₂?6H₂O晶體粉末與超純水配制而成），鈷離子濃度40g/L，用濃鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值至1。然后通過裝有10L Monophos樹脂的離子交換柱，控制鈷溶液與樹脂的交換速率為0.2~3.0BV/h，溶液溫度為50~70℃，溶液pH為2~3，離子交換吸附后雜質(zhì)元素濃度如表3所示：

表3 硫酸鈷溶液凈化前后鐵含量對(duì)比

為進(jìn)一步驗(yàn)證Monophos型樹脂對(duì)鈷溶液中雜質(zhì)鐵的深度脫除效果，取上述實(shí)施例1深度除鐵凈化后的CoSO₄溶液6.0L置于電積槽中，鈦編網(wǎng)籃作為陽極，陰極為鈦板，控制電積條件為：鈷溶液pH值為1~4，溶液溫度40~80℃，電流密度50~500A/m²，電壓2.5~12V，將電積后鈷板取樣進(jìn)行GDMS分析，檢測(cè)結(jié)果如附圖1所示。鈷板中鈷含量達(dá)到99.999%，鐵雜質(zhì)含量小于1ppm，總雜質(zhì)含量小于10ppm。用該工藝對(duì)鈷溶液中的雜質(zhì)鐵進(jìn)行深度脫除后，能滿足制備鐵含量小于1ppm的99.999%高純鈷的要求。

上述實(shí)施例均為為本發(fā)明較佳實(shí)例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修飾、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。