專利名稱：一種高純氧化鈷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鈷的制備方法，特別涉及一種高純氧化鈷的制備方法。
背景技術(shù)：
高純氧化鈷外觀為黑色固體粉末，分子式Co203 · CoO。氧化鈷粉末主要用于玻 璃、搪瓷、陶瓷、磁性材料、電子元件材料、硬質(zhì)合金材料的密著劑，天藍(lán)色、鈷藍(lán)色、鈷綠色 等色彩的著色劑，催化劑，家畜營養(yǎng)劑。也用于鈷鹽的制備。其中，微細(xì)氧化鈷粉(粒度 1 - IOym)由于其粒度小、比表面積大而具有許多優(yōu)異的性能，上述產(chǎn)品作摻雜材料，電子 元器件的穩(wěn)定性和可靠性好，電性能有較大提高。一直受到各國科學(xué)家的重視。目前國內(nèi)高純氧化鈷生產(chǎn)企業(yè)多以4N(4個9)以上的鈷為原料，經(jīng)過硫酸或硝酸 溶解后，調(diào)成一定濃度的鈷溶液，再用可溶碳酸鹽或草酸鹽等沉淀劑進(jìn)行合成，經(jīng)干燥后得 高純草酸鈷，再在一定條件下煅燒得高純氧化鈷；或用復(fù)雜含鈷二次物料，除鈷外還含有 銅、錳、鋅等有價元素及砷、鐵等有害雜質(zhì)，針對此復(fù)雜物料，擬定經(jīng)過拌酸酸洗、硫酸化焙 燒、浸出、脂肪酸萃取銅鐵、P2tl4(磷酸二異辛酯)萃取錳、N235 (三辛胺)萃取鎘、草酸銨沉鈷、 煅燒等工序組成的生產(chǎn)工藝流程，生產(chǎn)出工業(yè)級氧化鈷。綜上所述，原料易得、工藝簡單、成本低又符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的高純氧化鈷的制備 方法還有待于更進(jìn)一步研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高純氧化鈷的制備方法，它具有鈷的利用率達(dá)99%以 上，且具有原料易得、工藝簡單、成本低又符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種高純氧化鈷的制備方法，它的粒度在5 60nm之 間比表面積9 15m2/g，純度為99. 99%的球形團(tuán)聚體。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種高純氧化鈷的制備方法，以工業(yè) 硫酸鈷料液為原料，其特征在于以下步驟A、中和氧化沉鐵，將H2O2加到CoS04料液中，并用CaCO3調(diào)節(jié)溶液終點(diǎn)PH值為 1. 5-2. 0，再加入氨水?dāng)嚢?，控制溶液終點(diǎn)PH值為4. 0，過濾、洗滌，得到除鐵后液和除鐵后 渣；B、NaF除鈣鎂，將步驟A得到的除鐵后液加NaF除Ca2+、Mg2+，過濾后得到除鈣鎂后 液和除鈣鎂后渣；C、草酸沉鈷，將步驟B得到的除鈣鎂后液，加草酸和氨水沉鈷，過濾后得到沉鈷后 液和沉鈷后渣；D、漿化淋洗，將步驟C得到的沉鈷后渣用蒸餾水漿化淋洗，過濾后得到淋洗渣和 淋洗液；E、干燥、制粉、煅燒，將步驟D得到的淋洗渣烘干、磨粉過篩，得到高純草酸鈷，再 將其煅燒后得到高純氧化鈷產(chǎn)品。
本發(fā)明所利用的原理為把生產(chǎn)工業(yè)級氧化鈷中的鈷料液經(jīng)中和氧化沉鐵與氟化鈉深度除鈣鎂的深度 凈化后，再用凈化后液與草酸銨水溶液進(jìn)行合成反應(yīng)，過濾得到淺紅色的草酸鈷沉淀，按 常規(guī)方法進(jìn)行漿化、淋洗、干燥、制粉獲得高純草酸鈷，高純草酸鈷再經(jīng)煅燒，得到純度為 99. 99%的高純氧化鈷。主要化學(xué)反應(yīng)式如下2Fe2++H202+2H+ = 2Fe3++2H202Fe3++3C032+ = Fe2 (CO3) 3 IPb2++C032+ = PbCO3 IFe3++30H+ = Fe (OH) 3 ICa2++2F+ = CaF2 IMg2++2F+ = MgF2 ICo2++H2C204+2H20 = CoC2O4. 2H20 I +2H+CoC2O4. 2H20 = Co0+2C02 個 +2H20 個3CoC204+202 = Co304+6C02 個4CoC204+302 = 2Co203+8C02 個2CoC204+02 = 2CO0+4C02 個3 (CoC2O4. 2H20) +202 = Co304+6C02 +6H20 個4 (CoC2O4. 2H20) +302 = 2Co203+8C02 個 +8H20 個4co0+02 = 2co203本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用化學(xué)液相法制備高純氧化鈷與現(xiàn)有技術(shù)中的方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明直接利用生產(chǎn)工業(yè)級氧化鈷中的鈷料液做原料，而無需用精鈷為原料，使原料易 得，生產(chǎn)成本低；2、本發(fā)明在中和氧化除鐵凈化過程中，加入碳酸鈣調(diào)pH值，使除鐵更完全 的同時，又除掉了鉛等雜質(zhì)；3、本發(fā)明采用草酸銨與凈化后液進(jìn)行合成反應(yīng)，生成草酸鈷沉 淀，未采用含鈉離子的原料物質(zhì)，避免了產(chǎn)品中帶入難以清洗去除的Na+，從根本上杜絕了 產(chǎn)品中含Na+ ；4、本發(fā)明采用草酸銨與凈化后液進(jìn)行合成反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，同時草酸 鈷沉淀采用蒸餾水漿化與淋洗，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所得高純草酸鈷和氧化鈷產(chǎn)品純 度高、粒度細(xì)，粒度的均勻性及純度與粒度的一致性好，所以粉體活性好；5、本發(fā)明的鈷回 收率高達(dá)99%以上，大大提高了其經(jīng)濟(jì)可行性，降低了昂貴的原料的用量，具有成本低、工 藝簡單和實(shí)用行強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。


附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明及其具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明以工業(yè)硫酸鈷料液為原料，其特征在于以下步驟A、中和氧化沉鐵，將H2O2加到CoSO4料液中，并用CaCO3調(diào)節(jié)溶液終點(diǎn)PH值為 1. 5-2. 0，再加入氨水?dāng)嚢瑁刂迫芤航K點(diǎn)PH值為4. 0，過濾、洗滌，得到除鐵后液和除鐵后渣；B、NaF除鈣鎂，將步驟A得到的除鐵后液加NaF除Ca2+、Mg2+，過濾后得到除鈣鎂后 液和除鈣鎂后渣；C、草酸沉鈷，將步驟B得到的除鈣鎂后液，加草酸和氨水沉鈷，過濾后得到沉鈷后 液和沉鈷后渣；D、漿化淋洗，將步驟C得到的沉鈷后渣用蒸餾水漿化淋洗，過濾后得到淋洗渣和 淋洗液；E、干燥、制粉、煅燒，將步驟D得到的淋洗渣烘干、磨粉過篩，得到高純草酸鈷，再 將其煅燒后得到高純氧化鈷產(chǎn)品。本工藝所需水均為電導(dǎo)率小于500us/cm，可溶性SiO2低于0. 02mg/L的蒸餾水，所 需藥劑均為化學(xué)純藥劑，所述氨水的質(zhì)量百分濃度為8. 4 12. 8%。中和沉鐵條件用質(zhì)量百分濃度為8. 4 12. 8%的氨水?dāng)嚢柚泻凸锯捔弦褐羛H =1后，加熱至40 50°C，根據(jù)溶液中Fe2+量加入適量的H2O2進(jìn)行氧化IOmin 30min， 檢測沒Fe2+后，然后提高溫度至60°C，緩慢加入適量的碳酸鈣微細(xì)粉末中和至pH = 1. 5 2. 0，再用質(zhì)量百分濃度為8. 4 12. 8%的氨水?dāng)嚢柚泻凸锯捔弦褐羛H = 4. 0左右，攪拌 20min 60min，過濾、洗滌，得除鐵后液。氟化鈉深度除鈣鎂往除鐵后液中加入過量的NaF，過量系數(shù)為1. 5，反應(yīng)時間 l.Oh 3h，反應(yīng)溫度為室溫。合成先用銨水與草酸配成pH = 1. 0 2. 5的草酸銨溶液，在反應(yīng)溫度為40 50°C的情況下，以蒸餾水為底液、持續(xù)攪拌、pH為1. 5 6. 2，用凈化后鈷液與草酸銨溶液進(jìn) 行互加，反應(yīng)時間為60 300分鐘的條件下進(jìn)行，反應(yīng)完后過濾，得淺粉紅色沉淀物。過程 中邊滴邊用氨水調(diào)PH= 1.5 6. 2，系數(shù)為:n (C2O42O =n (Co2+) = 1. 2 1. 5，這樣可以保證 高純草酸鈷的粒度，同時使沉鈷后溶液Co < 0. lg/L，沉鈷收率可達(dá)99. 82%以上。洗滌與干燥合成后沉淀物采用蒸餾水漿洗2 3次，再淋洗2 3次，沉淀物在 干燥箱中干燥4 12小時，干燥溫度為90°C 180°C。干燥后的沉定物經(jīng)冷卻、研磨，再 經(jīng)-325 -120目過篩后得到合格的高純草酸鈷。焙燒將制備得到的高純草酸鈷置于箱式電阻爐中，于400 850°C溫度下煅燒 2 10h，然后冷卻，即可獲得高純氧化鈷粉。煅燒過程鈷的直收率99. 50%。所得到的高純草酸鈷和氧化鈷其粒度是5 60nm、純度99. 99%。以下給出
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1量取15L質(zhì)量濃度為27%的氨水與15L蒸餾水按體積比為1 1配制得到氨水 溶液，其質(zhì)量濃度為12.8%。與公司生產(chǎn)工業(yè)級氧化鈷中的鈷料液50L，調(diào)鈷料液至pH = 1后，加熱至45°C，根據(jù)溶液中Fe2+量加入適量的H2O2進(jìn)行氧化30min，定性檢測無Fe2+，然 后提高溫度至60°C，緩慢加入適量的碳酸鈣微細(xì)粉末中和至pH = 1. 8，再用質(zhì)量百分濃度 為12. 8%的氨水?dāng)嚢柚泻土蛩徕捔弦褐羛H = 4. 0左右，攪拌40min，過濾，用200mL蒸餾水 洗滌，得除鐵后液；往除鐵后液中加入560gNaF，反應(yīng)時間90分鐘，反應(yīng)溫度為室溫；用氨水 與草酸配成pH = 1. 5的草酸銨溶液，在溫度45°C，以蒸餾水為底液、持續(xù)攪拌、pH為2. 0、 反應(yīng)溫度為45°C的情況下，用凈化后鈷液與草酸銨溶液進(jìn)行互滴，過程中邊滴邊用氨水調(diào)PH = 2. 0左右，終點(diǎn)pH = 4. 0，取樣觀察上清，顏色為微紅色，即可進(jìn)行過濾，得淺粉紅色草 酸鈷沉淀；經(jīng)漿洗3次，淋洗2次，所得淺粉紅色草酸鈷沉淀在恒溫干燥箱中于150°C干燥8 小時；冷卻后磨碎、過-325目篩，得高純草酸鈷；然后放入設(shè)置溫度為450°C的箱式電阻爐 中，煅燒4h，然后冷卻，即可獲得粒度是45nm、純度為99. 99%黑色的高純氧化鈷粉。其中 高純草酸鈷的主要雜質(zhì)Ni、Fe、Cu、Mn、Zn、Ca、Mg、Na、Pb、As、Cl、Al、SO42+和H2O質(zhì)量百分 含量分另 U 為 0. 0008 %,0. 0010% 0. 00092 %,0. 0015%,0. 00076 %,0. 0004 %,0. 00082 %、
0.0014%,0. 00047%,0. 0002%,0. 0018%,0. 0004%,0. 0009%和 0. 01%。實(shí)施例2量取15L質(zhì)量濃度為27%的氨水與30L蒸餾水按體積比為1 2配制得到氨水 溶液，其質(zhì)量濃度為8. 3%。與公司生產(chǎn)工業(yè)級氧化鈷中的鈷料液50L，調(diào)鈷料液至pH =
1.5后，加熱至50°C，根據(jù)溶液中Fe2+量加入適量的H2O2進(jìn)行氧化30min，定性檢測無Fe2+， 然后提高溫度至65°C，緩慢加入適量的碳酸鈣微細(xì)粉末中和至pH = 2. 0，再用質(zhì)量百分 濃度為8. 3%的氨水?dāng)嚢柚泻土蛩徕捔弦褐羛H = 4. 2，攪拌60min，過濾，用400mL蒸餾水 洗滌，得除鐵后液；往除鐵后液中加入500gNaF，反應(yīng)時間120分鐘，反應(yīng)溫度為室溫；用 氨水與草酸配成pH = 1. 2的草酸銨溶液，在溫度50°C，以蒸餾水為底液、持續(xù)攪拌、pH為 1. 8的情況下，用凈化后鈷液與草酸銨溶液進(jìn)行互滴，過程中邊滴邊用氨水調(diào)pH = 1. 8， 終點(diǎn)PH = 4. 8，取樣觀察上清，顏色為微紅色，即可進(jìn)行過濾，得淺粉紅色草酸鈷沉淀；經(jīng) 漿洗3次，淋洗3次，所得淺粉紅色草酸鈷沉淀在恒溫干燥箱中于160°C干燥8小時；冷卻 后磨碎、過-300目篩，得高純草酸鈷；然后放入設(shè)置溫度為500°C的箱式電阻爐中，煅燒 6h，然后冷卻，即可獲得粒度是58nm、純度為99. 99%黑色的高純氧化鈷粉。其中高純草 酸鈷的主要雜質(zhì) Ni、Fe、Cu、Mn、Zn、Ca、Mg、Na、Pb、As、Cl、Al、SO42+ 和 H2O 質(zhì)量百分含量 分別為 0. 00095 %,0. 0084 %,0. 00015 %,0. 00087 %,0. 00095 %,0. 00052 %,0. 00097 %、 0. 0010%,0. 00063%,0. 00034%,0. 0013%,0. 00044%,0. 00085%和 0. 0093%。實(shí)施例3量取15L質(zhì)量濃度為27%的氨水與30L蒸餾水按體積比為1 2配制得到氨水溶 液，其質(zhì)量濃度為8.3%。與公司生產(chǎn)工業(yè)級氧化鈷中的鈷料液50L，調(diào)鈷料液至pH= 1.2 后，加熱至48°C，根據(jù)溶液中Fe2+量加入適量的H2O2進(jìn)行氧化20min，定性檢測無Fe2+，然后 提高溫度至58°C，緩慢加入適量的碳酸鈣微細(xì)粉末中和至pH = 2. 0，再用質(zhì)量百分濃度為 8. 3%的氨水?dāng)嚢柚泻土蛩徕捔弦褐羛H = 4. 0，攪拌80min，過濾，用500mL蒸餾水洗滌，得 除鐵后液；往除鐵后液中加入580gNaF，反應(yīng)時間180分鐘，反應(yīng)溫度為室溫；用氨水與草酸 配成PH= 1. 2的草酸銨溶液，在溫度43°C，以蒸餾水為底液、持續(xù)攪拌、pH為1. 3的情況下， 用凈化后鈷液與草酸銨溶液進(jìn)行互滴，過程中邊滴邊用氨水調(diào)pH = 1. 3，終點(diǎn)pH = 4. 4，取 樣觀察上清，顏色為微紅色，即可進(jìn)行過濾，得淺粉紅色草酸鈷沉淀；經(jīng)漿洗2次，淋洗3次， 所得淺粉紅色草酸鈷沉淀在恒溫干燥箱中于180°C干燥5小時；冷卻后磨碎、過-280目篩， 得高純草酸鈷；然后放入設(shè)置溫度為420°C的箱式電阻爐中，煅燒12h，然后冷卻，即可獲得 粒度是60nm、純度為99. 99%黑色的高純氧化鈷粉。其中高純草酸鈷的主要雜質(zhì)Ni、Fe、Cu、 Mn、Zn、Ca、Mg、Na、Pb、As、Cl、Al、SO42+ 和 H2O 質(zhì)量百分含量分別為 0. 00014%,0. 00095%, 0. 00064%,0. 0017%,0. 0009%,0. 00081 %,0. 00093%,0. 0015%,0. 00069%,0. 00074%, 0. 0011%,0. 00054%,0. 00075%和 0. 0068%。
權(quán)利要求
1. 一種高純氧化鈷的制備方法，以工業(yè)硫酸鈷料液為原料，其特征在于以下步驟A、中和氧化沉鐵，將H2O2加到CoSO4料液中，并用CaCO3調(diào)節(jié)溶液終點(diǎn)PH值為1.5-2. 0， 再加入氨水?dāng)嚢瑁刂迫芤航K點(diǎn)PH值為4. 0，過濾、洗滌，得到除鐵后液和除鐵后渣；B、NaF除鈣鎂，將步驟A得到的除鐵后液加NaF除Ca2+、Mg2+，過濾后得到除鈣鎂后液和除鈣鎂后渣；C、草酸沉鈷，將步驟B得到的除鈣鎂后液，加草酸和氨水沉鈷，過濾后得到沉鈷后液和沉鈷后渣；D、漿化淋洗，將步驟C得到的沉鈷后渣用蒸餾水漿化淋洗，過濾后得到淋洗渣和淋洗液；E、干燥、制粉、煅燒，將步驟D得到的淋洗渣烘干、磨粉過篩，得到高純草酸鈷，再將其煅燒后得到高純氧化鈷產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高純氧化鈷的制備方法。本發(fā)明的目的在于提供一種以工業(yè)硫酸鈷料液為原料制備高純氧化鈷的方法。本發(fā)明的特征在于以下步驟A、將H2O2加到CoSO4料液中，并用CaCO3調(diào)節(jié)pH值，再加入氨水?dāng)嚢?，過濾、洗滌，得到除鐵后液和除鐵后渣；B、將步驟A得到的除鐵后液加NaF除Ca2+、Mg2+，過濾后得到除鈣鎂后液和除鈣鎂后渣；C、將步驟B得到的除鈣鎂后液，加草酸和氨水沉鈷，過濾后得到沉鈷后液和沉鈷后渣；D、將步驟C得到的沉鈷后渣用蒸餾水漿化淋洗，過濾后得到淋洗渣和淋洗液；E、將步驟D得到的淋洗渣烘干、磨粉過篩，得到高純草酸鈷，煅燒后得到高純氧化鈷。本發(fā)明主要用于制備高純氧化鈷和草酸鈷。
文檔編號C01G51/04GK102001713SQ201010583280
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者劉一寧, 廖貽鵬, 林文軍 申請人:株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司