3.5 钴冶炼
3.5.1 钴冶炼工艺流程选择应符合下列规定：
1 应根据不同的含钴原料选择下列相应的钴冶炼工艺流程：
1)砷钴矿或含钴转炉渣宜采用高温熔炼富集后，再用湿法冶炼工艺流程；
2)含钴(铜)氧化矿可采用火法还原熔炼-湿法工艺流程，也可直接采用还原酸浸全湿法工艺流程；
3)含钴黄铁矿宜采用硫酸化焙烧-酸浸-湿法提钴工艺流程或加压氧化浸出工艺流程；
4)硫化镍原料中伴生的钴，以钴渣中间物料富集，再经湿法工艺提取。
2 从含钴废料中提取钴宜采用浸出-除铁-萃取净化流程。
3 钴的湿法精炼从含钴焙砂、钴铜合金、钴渣、富钴冰铜到产品电钴、氧化钴、钴盐、钴粉等，应根据建设条件确定采用浸出、净化、萃取分离、电解等多种不同的湿法处理工艺。
3.5.2 钴冶炼综合能耗应符合表3.5.2-1～表3.5.2-3的规定。
表3.5.2-1 含钴(铜)氧化矿湿法流程提取电解钴单位产品综合能耗(kgce/t)
注：产品综合能耗为进厂含钴(铜)氧化矿至电积钴的各生产工序综合能耗之和。
表3.5.2-2 含钴(铜)氧化矿提取碳酸钴单位产品综合能耗(kgce/t)
注：碳酸钴单位产品综合能耗计算范围是从含钴(铜)氧化矿开始到产出碳酸钴为止，包括磨矿工序、浸出工序、除铜铁工序、沉钴工序等所消耗的各种能源量。
表3.5.2-3 镍系统钴渣提取电解钴单位产品综合能耗(kgce/t)
注：1 镍系统钴渣提钴单位产品综合能耗的计算范围为从钴渣到产出电积钴为止。包括钴渣溶解、除杂、镍钴分离、电积、溶液深度净化等工序所消耗的各种能源量。
2 钴渣含钴5％～10％。
3.5.3 钴原料浸出、净化应采取下列节能措施：
1 原料浸出、净化除杂工序宜选择连续化生产，机械搅拌宜代替空气搅拌。
2 过滤、洗涤设备宜采用厢式压滤机隔膜压榨过滤，深度过滤宜采用自动化程度高的精密过滤器；产品、渣的洗涤宜选用多级逆流洗涤。
3 设备用冷却水应循环使用。
3.5.4 萃取分应采取下列节能措施：
1 萃取过程应合理选择萃取剂和稀释剂，并应配置荷载容量大、主金属和杂质选择性高、动力学速度快、分相快和易反萃的萃取剂。
2 萃取设备宜选择混合好、澄清速率高、搅拌适中的萃取箱。
3.5.5 钴电解沉积应采取下列节能措施：
1 应采取下列措施降低电解蒸汽消耗：
1)电解槽体底部及两个端面应敷设保温材料进行保温；
2)电解液加温应采用换热效率高、易于清理结垢的板式换热器；
3)电解液加热器的冷凝水应回收用于阴极或残极洗涤；
4)电解液温度应控制在50℃～65℃。
2 硫酸盐体系电积电流效率不应低于85％，氯化盐体系电积电流效率不应低于90％，提高电流效率应采取下列措施：
1)宜选择表3.5.5-1所列电积技术指标；
表3.5.5-1 钴电积技术指标
2)电解槽安装应与支承梁绝缘，槽体与楼板间宜有100mm的空隙；
3)始极片应表面平整、清洁，弯曲度不大于30mm，不得有卷边、折角；
4)应设置极板短路检测装置。
3 钴电解槽电压应小于4.2V，降低槽电压应采取下列措施：
1)控制同极中心距为160mm～180mm；
2)电解液温度应控制在50℃～65℃；
3)隔膜内电解液循环宜采用上进下出方式；
4)宜采用高纯石墨阳极、铅银合金阳极或钛涂钌阳极。
4 应选择高效率的可控硅整流机组。
5 钴电积直流电耗应符合表3.5.5-2的规定。
表3.5.5-2 钴电积直流电耗指标(kW·h/t)
注：表中数据为氯化盐体系电积直流电耗。
3.5.1 钴冶炼工艺流程选择应根据含钴原料的不同而确定，钴主要是以伴生元素状态存在于其他金属矿物中，而且成分复杂，所以除了从砷钴矿提钴和从钴土矿提钴等少数情况外，提取钴均以主金属生产工艺为基础，使钴在中间产品中富集，然后从中间产品中回收。所以钴的冶炼方法繁多，流程复杂。提钴原料的复杂性，决定了钴冶炼没有传统的经典工艺。从含钴原料中提钴的方法可分为全火法流程、全湿法流程和火法-湿法联合流程，现代提钴多采用联合流程。钴的冶炼工艺是根据其原料、技术和经济条件及节能等方面来进行选择的。
3.5.2 钴冶炼综合能耗指标的确定主要是根据国内主要钴冶炼行业实际生产能耗指标制订的，不同的原料含钴及杂质成分，决定了不同的工艺流程和不同的能耗指标。
含钴(铜)氧化矿至电积钴的各生产工序综合能耗之和是以原料含钴4％～8％、含铜5％～20％为基准。
镍系统钴渣提钴单位产品综合能耗的计算范围为从钴渣到产出电积钴为止。以原料钴渣含钴5％～10％、含镍20％～40％为基准。
3.5.3 钴原料浸出、净化主要能耗为蒸汽，其次为水、电，降低蒸汽、水、电的消耗是关键。浸出、净化设备宜选择连续化浸出、净化设备，用机械搅拌代替空气搅拌，降低动力消耗，用换热器连续加热代替间断直接蒸汽加温溶液，冷却水循环利用；产品、渣的洗涤宜采用多级逆流洗涤代替单罐洗涤，降低洗水用量，提高水的重复利用率。
3.5.4 溶剂萃取在工业上作为一种分离和提取金属的技术，具有平衡速度快、处理容量大、分离和富集效果好、回收率高、操作简便又易于自动化等特点，在湿法冶金中得到广泛应用。
萃取过程中萃取剂的损失，主要以物理形态进入萃余液中，且随水相酸碱度(pH)值和温度的升高而升高，为减少有机相损失，应选择在水相中溶解度低的萃取剂；稀释剂宜选择开口闪点高、挥发小的有机溶剂油，如用溶剂油代替磺化煤油；萃取设备宜选择澄清速率高、大叶轮、低转速的萃取箱，这样不会使分散相液滴太细，减少了萃取剂乳化现象，尽可能避免了溶液中夹带空气，减少了有机相夹带损失，降低了有机相消耗。
3.5.5 用不溶阳极从含钴溶液中电解沉积钴，常用硫酸盐和氯化物电介质。用氯化物电解质可采用较大的电流密度，以强化电解生产，并可采用离子交换法从电解槽流出的阳极液中除去微量铅、锌、镍、铁，因而可提高电解钴质量，降低电能消耗。目前多数工厂采用氯化钴溶液作为电解液，生产电钴。
影响不溶阳极电解精炼蒸汽消耗的主要因素是电解液的蒸发造成的热损失以及电解槽体、溶液管道和设备的表面散热损失。本条中降低蒸汽消耗的措施均来源于工厂实际生产中总结出的行之有效的经验。
提高电流效率是降低钴电解精炼直流电耗的主要手段之一。提高电流效率的途径主要有防止槽体漏电、避免极板之间形成短路；合理控制溶液成分及酸度，避免离子浓度贫化等。本条中提高电流效率的措施均为工厂实际生产中总结出的行之有效的经验。
降低槽电压也是降低钴电解精炼直流电耗的主要手段之一。本条中降低槽电压的措施是工厂实际生产中根据理论与实际相结合而总结出的经验，应予以提倡和推广。
极间距对电解过程的技术经济指标和产品质量都有影响。缩小同极中心距可以减少电解液阻力、降低电流通过电解液的电阻，对降低槽电压有直接的关系。此外，还可以增加槽内阴阳极片数，提高设备的生产能力，增加产量。但过小的极间距不利于操作，还使电极粘袋及极间接触短路的可能增大。
提高电解液温度有利于降低溶液电阻和槽电压，减轻阴极钝化现象，减少阴极爆裂、分层，改善沉积物的质量。但温度过高，氢易析出，浪费了蒸汽，降低了电解液酸度，从而出现碱式盐沉淀，电解液蒸发加剧，劳动条件恶化。温度过低促使阴极电钴发黑，电钴表面出现爆裂。一般工厂控制电解液温度为50℃～65℃。
电解槽溶液循环方式为上进下出方式，这种循环方式有利于消除浓差极化现象，获得较高的电极电流效率。
阳极材料选择要耐腐蚀、导电性能好、涂层附着力强；阳极室生产过程中要确保负压，不漏气等。
目前各电解工厂均采用可控硅整流机组，一般采用变压器和整流器靠紧布置方式，在额定功率条件下，机组的整流效率可达95％～97％。
