專(zhuān)利名稱(chēng)：一種超細(xì)四氧化三鈷的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈷的化合物的制備方法，尤其涉及一種鈷的氧化物的制備方法。
背景技術(shù)：
四氧化三鈷廣泛的用作氣體傳感材料、濕度傳感材料、溫度傳感材料、紅外傳感材料。在石油化工工業(yè)中，用作催化劑，在陶瓷涂料、顏料工業(yè)中用作添加劑。四氧化三鈷也是制備二次鋰離子電池正極材料鈷酸鋰重要原料之一。隨著通訊、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，全球電動(dòng)車(chē)的卡發(fā)熱潮，電池技術(shù)將成為核心產(chǎn)業(yè)。
現(xiàn)代信息社會(huì)，移動(dòng)電子設(shè)備迅猛發(fā)展，得益于綠色鋰離子二次電池的優(yōu)良電化性能比容量大、體積小、工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小等。廣泛應(yīng)用于手機(jī)、移動(dòng)計(jì)算、航天、現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程等各個(gè)領(lǐng)域。而超細(xì)四氧化三鈷在催光、濾光、醫(yī)藥、高端磁性新材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)于鋰離子電池用四氧化三鈷粉體制備方面的文獻(xiàn)已有報(bào)道，如贛州鈷鎢有限責(zé)任公司2002年國(guó)家級(jí)火炬計(jì)劃項(xiàng)目"四氧化三鈷"、金川集團(tuán)有限公司
的"鋰離子電池用四氧化三鈷的研制及產(chǎn)業(yè)化"。在所制得鋰離子電池用四氧化
三鈷粉體規(guī)格方面，國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)中報(bào)道粒度大多在3-15um之間，未見(jiàn)提出所制得四氧化三鈷粉體粒度小于1.5um的國(guó)內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。
日本專(zhuān)禾U"四氧化三鈷及其制造方法"(特開(kāi)平11-292548。分類(lèi)號(hào)COlG51/04)中提出低溫合成C0(OH)2，其顆粒呈六角柱形片狀；顆粒高度小于1/3底面直徑，結(jié)晶度差。只能于30(TC下培燒成Co304，振實(shí)密度小。而且使用大量氨水，液相沉淀反映的生產(chǎn)周期36-72h，工作環(huán)境差，分水處理成本高，不適于工業(yè)生產(chǎn)。
又如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利"四氧化三鈷的制造方法"(申請(qǐng)?zhí)?2112970. 3，分類(lèi)號(hào)C01G51/。4)中提出向鈷鹽溶液中，"加入絡(luò)合沉淀劑，反應(yīng)終點(diǎn)PH值在7. 0-8. 0之間"。但是此時(shí)反應(yīng)混合溶液中仍有大量鈷離子未進(jìn)入沉淀。若有EDTA存在時(shí)，貴金屬鈷的損失更大。而且實(shí)施例中的煅燒時(shí)間長(zhǎng)達(dá)14-20小時(shí)，不適于工業(yè)生產(chǎn)，該方法生產(chǎn)的四氧化三鈷"鈷含量73. 0-74.0%"，其中鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
3為73.55%-74.0%的四氧化三鈷中含有較多氧化亞鈷，不宜作為生產(chǎn)鈷酸鋰的原料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)周期短、超細(xì)粉體密度小，硬度小，合成產(chǎn)物無(wú)需水洗，合成溫度低、合成水可以循環(huán)利用、原料不需研磨、簡(jiǎn)化了物料混合工序，混料更均勻的制造方法。
本發(fā)明包括以下6個(gè)工藝步驟
1、 硝酸鈷液的制備；
2、 碳酸氫銨懸濁液的制備；
3、 碳酸鈷的形成；
4、 周液分離；
5、 干粉碳酸鈷的制備；
6、 四氧化三鈷的煅燒過(guò)程。
其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于在由碳酸鈷至四氧化三鈷的煅燒過(guò)程中，硝酸銨離子在高溫條件下產(chǎn)生爆破分離，這一爆破過(guò)程使煅燒中的四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到《1.5微米。
所述的硝酸銨離子是硝酸鈷與碳酸氫銨合成碳酸鈷的過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
所述的硝酸鈷與碳酸氫銨合成碳酸鈷的過(guò)程為將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按照1:2的體積比，在40。C溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH 6. 8-7. 0，繼續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固液分離成濾餅和濾液，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入真空干燥機(jī)內(nèi)干燥成干粉，進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于500 650。C進(jìn)行培燒5-6小時(shí)。
所述的濾液可以重復(fù)使用。
碳酸氫銨懸濁液是在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比而成的，配制后需使溫度保持至40 50°C。
硝酸鈷溶液是將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3:1的硝酸水溶液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為4 5，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1.5 1.54，陳化12小時(shí)后，然后熱過(guò)濾而制得。本發(fā)明的有益效果在于
1、利用本方法產(chǎn)生的四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以《1.5微米；2、合成水可以重復(fù)使用，節(jié)約用水；3、合成溫度較低，降低能耗；4、合成產(chǎn)物無(wú)需水洗，比較環(huán)保；5、合成產(chǎn)物無(wú)需粉碎研磨、分選，收率高。


圖1是激光粒度分析儀下按照本發(fā)明所述的方法而制備的超細(xì)四氧化三鈷的照片。
從照片中可以看出，超細(xì)四氧化三鈷是球狀顆粒，形貌均勻，粒度分布窄，分散良好，無(wú)明顯團(tuán)聚，顆粒大小約l微米。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將過(guò)量的高純鈷放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3:1的硝酸水溶液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為4，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1.5，陳化12小時(shí)后，然后熱過(guò)濾而制得硝酸鈷溶液。在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比成碳酸氫銨懸濁液，配制后需使溫度保持至40 50°C。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按照l(shuí): 2的體積比，在4(TC溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH 6.8-7.0，繼續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固液分離，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入真空干燥機(jī)內(nèi)干燥成干粉，進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于50(TC進(jìn)行培燒5小時(shí)。以上所述的濾液可以重復(fù)使用。
樣品檢測(cè)結(jié)論四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到《1.5微米。
實(shí)施例2
將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3:1的硝酸水溶液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為5，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1. 54，陳化12小時(shí)后，然后熱過(guò)濾而制得硝酸鈷溶液。在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比成碳酸氫銨懸濁液，配制后需使溫度保持至40 5(TC。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按照l(shuí): 2的體積比，在4(TC溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH6.8-7.0，繼續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固液分離，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入閃蒸機(jī)內(nèi)干燥成干粉，進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于55CTC進(jìn)行培燒6小時(shí)。以上 所述的濾液可以重復(fù)使用。
樣品檢測(cè)結(jié)論四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到《1.5微米。
實(shí)施例3
將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3:1的硝酸水溶 液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為4. 5，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1. 52，陳化12小 時(shí)后，然后熱過(guò)濾而制得硝酸鈷溶液。在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比成碳 酸氫銨懸濁液，配制后需使溫度保持至40 5(TC。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸 濁液按照1: 2的體積比，在4(TC溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH 6. 8-7. 0， 繼續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固 液分離，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入真空 干燥機(jī)內(nèi)干燥成干粉,進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于65(TC進(jìn)行培燒5. 5小時(shí)。 以上所述的濾液可以重復(fù)使用。
樣品檢測(cè)結(jié)論四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到《1.5微米。 實(shí)施例4
將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3:1的硝酸水溶 液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為4，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1.54，陳化12小時(shí) 后，然后熱過(guò)濾而制得硝酸鈷溶液。在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比成碳酸 氫銨懸濁液，配制后需使溫度保持至40 50°C。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁 液按照l(shuí): 2的體積比，在4(TC溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH6.8-7.0， 繼續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固 液分離，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入閃蒸 機(jī)內(nèi)干燥成干粉,進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于60CTC進(jìn)行培燒6小時(shí)。以上 所述的濾液可以重復(fù)使用。
樣品檢測(cè)結(jié)論四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到《1.5微米。 實(shí)施例5
將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3:1的硝酸水溶 液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為5，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1. 5，陳化12小時(shí)后， 然后熱過(guò)濾而制得硝酸鈷溶液。在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比成碳酸氫銨
6懸濁液，配制后需使溫度保持至40 50°C。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按 照l(shuí): 2的體積比，在4(TC溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH 6.8-7.0，繼 續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固液 分離，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入閃蒸機(jī) 內(nèi)干燥成干粉，進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于58(TC進(jìn)行培燒6小時(shí)。以上所 述的濾液可以重復(fù)使用。
樣品檢測(cè)結(jié)論四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到《1.5微米。
權(quán)利要求
1、一種超細(xì)四氧化三鈷的制造方法，包括以下6個(gè)工藝步驟(1. 1)、硝酸鈷液的制備；(1. 2)、碳酸氫銨懸濁液的制備；(1. 3)、碳酸鈷的形成；(1. 4)、固液分離；(1. 5)、干粉碳酸鈷的制備；(1. 6)、四氧化三鈷的煅燒過(guò)程；其特征在于在由碳酸鈷至四氧化三鈷的煅燒過(guò)程中，硝酸銨離子在高溫條件下產(chǎn)生爆破分離，這一爆破過(guò)程使煅燒中的四氧化三鈷粒度很細(xì)，可以達(dá)到≤1.5微米；所述的硝酸銨離子是硝酸鈷與碳酸氫銨合成碳酸鈷的過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物；所述的硝酸鈷與碳酸氫銨合成碳酸鈷的過(guò)程為將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按照1∶2的體積比，在40℃溫度下攪拌合成碳酸鈷液漿，直至pH6.8-7.0，繼續(xù)攪拌30min，接下來(lái)將其制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固液分離成濾餅，濾餅為碳酸鈷膏，將該濾餅甩干，分離出膏狀碳酸鈷，將其放入真空干燥機(jī)內(nèi)干燥成干粉，進(jìn)入動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的煅燒爐內(nèi)，于500-650℃進(jìn)行培燒5-6小時(shí)；碳酸氫銨懸濁液是在中和釜內(nèi)，以0.25Kg/L比例配比而成的，配制后需使溫度保持至40～50℃；硝酸鈷溶液是將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3∶1的硝酸水溶液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為4～5，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1.5～1.54，陳化12小時(shí)后，然后熱過(guò)濾而制得。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超細(xì)四氧化三鈷的制造方法，其特征在于所述的 濾液可以重復(fù)使用。
3、 一種超細(xì)四氧化三鈷，其特征在于是通過(guò)權(quán)利要求1或2所述的方法制 得，其粒度《1.5微米。
全文摘要
一種超細(xì)四氧化三鈷的制造方法，將過(guò)量的高純鈷片放入反應(yīng)釜內(nèi)，將純水與硝酸體積比為3∶1的硝酸水溶液緩慢加入反應(yīng)釜，反應(yīng)終點(diǎn)pH為4～5，同時(shí)調(diào)鈷液比重為1.5～1.54，陳化后，熱過(guò)濾而制得硝酸鈷溶液。以0.25Kg/L比例配比成碳酸氫銨懸濁液，使溫度保持至40～50℃。將硝酸鈷溶液與碳酸氫銨懸濁液按1∶2的體積比攪拌合成碳酸鈷液漿，制成干粉碳酸鈷，干燥方法是先經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)將其固液分離，濾餅為碳酸鈷膏，將其放入真空干燥機(jī)干燥成干粉，進(jìn)入煅燒爐培燒5～6小時(shí)。利用本方法產(chǎn)生的四氧化三鈷粒度可以≤1.5微米；合成溫度較低，降低能耗；合成產(chǎn)物無(wú)需水洗，比較環(huán)保；合成產(chǎn)物無(wú)需粉碎研磨、分選，收率高。
文檔編號(hào)C01G51/04GK101481147SQ20091001029
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者鄒本鋒 申請(qǐng)人:澳特鈷鎳制品(大連)有限公司