CN104722778B - 一种低氧超细钴粉的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钴粉制备，具体涉及一种低氧超细钴粉的合成方法。本发明低氧超细的合成方法，包括以下步骤：（1）将可溶性的钴盐与碳酸氢铵或碱，在室温下按一定比例对加钴盐和碱液，控制反应PH值6～7；（2）然后先停钴盐，继续加碳酸氢铵调PH值至7.1以上，并缓慢加热到45～60℃,陈化反应，形成钴前驱体；（3）钴前驱体按一定条件氢还原，还原钴粉在保护气氛状态下冷却钝化，使钴粉表面形成一层致密的保护膜，减少钴粉与空气的接触面积，并在保护气氛状态下气流粉碎、混料、筛分、真空包装，形成低氧超细钴粉。本方法可以控制钴粉的粒径和密度，得到的低氧含量钴粉，方便保存。

Description

一种低氧超细钴粉的合成方法
技术领域
本发明涉及钴粉制备，具体涉及一种低氧超细钴粉的合成方法。
背景技术
钴粉是一种重要的工业原料，尤其是制备合金和制备电池正极方面有着极为广泛的应用。现有制备钴粉的方法有湿法沉淀－锻烧法、溶液雾化－焙烧法等，但是现有技术难以控制钴粉的粒径生长、得到的钴粉粒径不均一、还原后的钴粉容易被氧化，导致含氧量较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有工艺的上述问题，提供一种低氧超细钴粉的合成方法。本方法制得颗粒的过程是成核和生长分步合成，此方法可以控制钴粉的粒径和密度，得到的低氧含量钴粉，方便保存。
本发明为解决上述技术问题所提供的方案为：一种低氧超细钴粉的合成方法，包括以下步骤：
（1）将可溶性的钴盐与碳酸氢铵或碱，在室温下按一定比例对加钴盐和碱液，控制反应PH值6～7；
（2）然后先停钴盐，继续加碳酸氢铵调PH值至7.1以上，并缓慢加热到45～60℃,陈化反应，形成钴前驱体；
（3）钴前驱体按一定条件氢还原，还原钴粉在保护气氛状态下冷却钝化和粉碎、混料、筛分、包装，形成低氧超细钴粉。
本发明所述低氧超细钴粉的合成方法，优选地，包括以下步骤：
（1）60～120g/l的氯化钴溶液和100～300g/l的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量60～200L/h，碳酸氢铵流量90～350L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8；
（2）控制反应温度10～40℃，搅拌转速150～300r/min，反应1～3h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至10～60L/h继续反应，同时缓慢升温至50～55℃，待PH值达到7.2～7.3停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体；
（3）将合成的前驱体洗涤、干燥、破碎，250～350℃温度下氢还原10～25小时，钴粉在氮气或二氧化碳、或石蜡蒸汽状态下冷却、破碎、混料、筛分、包装。
另一优选方案，步骤（1）氯化钴溶液浓度为110g/l，碳酸氢铵溶液浓度为250g/l，按氯化钴溶液流量60L/h，碳酸氢铵流量90L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.5。
另一优选方案，步骤（2）反应温度25℃，搅拌转速调200r/min，加料反应2h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至20L/h继续反应，同时缓慢升温至50℃，待PH值达到7.2后停止碳酸氢铵加入，得到钴前驱体。
另一优选方案，步骤（3）氢还原为300℃下还原20h。
另一优选方案，步骤（1）氯化钴溶液浓度为80g/l，碳酸氢铵溶液浓度为150g/l，按氯化钴溶液流量200L/h，碳酸氢铵流量320L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.8。
另一优选方案，步骤（2）反应温度10℃，搅拌转速调300r/min，加料反应6h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至50L/h继续反应，同时缓慢升温至50℃，待PH值达到7.3后停止碳酸氢铵加入，得到钴前驱体。
另一优选方案，步骤（3）氢还原为350℃下还原10h。
本方法制得颗粒的过程是成核和生长分步合成，此方法可以控制钴粉的粒径和密度，得到的低氧含量钴粉，方便保存。钴粉粒径主要由前驱体粒径来控制，前驱体粒径通过反应PH值和反应温度条件来实现粒径的生长速度，采用在线PH值和温度检测、粒径检测等手段来实现前驱体的控制。
通过低氧操作，主要在还原过程中钴粉在氮气状态下冷却，钴粉在氮气或二氧化碳、或石蜡蒸汽等状态下冷却、破碎、混料、筛分、包装，整个操作都隔绝空气，有效降低了氧含量，且解决了超细钴粉生产过程中存在的着火现象，成品率达到100%。
附图说明
图1为实施例1产品形貌图；
图2为实施例2产品形貌图；
图3为实施例3产品形貌图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作更具体的说明，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
110g/l的氯化钴溶液和250g/l的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量60L/h，碳酸氢铵流量90L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.5反应温度25℃，搅拌转速调200r/min，加料反应2h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至20L/h继续反应，同时缓慢升温至50℃，待PH值达到7.1后停止碳酸氢铵加入。合成的前驱体洗涤、干燥、破碎（100～200℃干燥，气流粉碎），300℃*20h氢还原，氮气下冷却，、破碎、混料、筛分、包装。所得钴粉具体指标如下：Fsss粒径0.5um、氧含量0.38%，平均粒径3.92um。图1为实施例1产品形貌图，形貌呈单分散、密实的类球形。
实施例2：
80g/l的氯化钴溶液和150l/h的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量200L/h，碳酸氢铵流量约320L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.8反应温度10℃，搅拌转速调300r/min，加料反应6h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至50l/h继续反应，同时缓慢升温至55℃，待PH值达到7.3后停止碳酸氢铵加入。合成的前驱体洗涤、干燥、破碎（100～200℃干燥，气流粉碎），350℃*10h氢还原，将还原得到的钴粉在二氧化碳下冷却、破碎、混料、筛分、包装。
所得钴粉具体指标如下：Fsss粒径0.4 um，氧含量0.4%，平均粒径3.81um。图2为实施例2产品形貌图。形貌呈单分散、密实的类球形。
实施例3
低氧超细钴粉的合成方法，步骤如下：
（1）60g/l的氯化钴溶液和100g/l的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量200L/h，碳酸氢铵流量350L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8；
（2）控制反应温度40℃，搅拌转速150r/min，反应1h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至60L/h继续反应，同时缓慢升温至50℃，待PH值达到7.1停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体；
（3）将合成的前驱体洗涤、干燥、破碎，250℃温度下氢还原25小时，在氮气中冷却、破碎、混料、筛分、包装。
钴粉指标： Fsss粒径0.8um、氧含量0.39%，平均粒径4.0um。图3为实施例3产品形貌图。形貌呈单分散、密实的类球形。
实施例4
低氧超细钴粉的合成方法，步骤如下：
（1）120g/l的氯化钴溶液和300g/l的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量60L/h，碳酸氢铵流量90L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8；
（2）控制反应温度10℃，搅拌转速300r/min，反应1h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至10L/h继续反应，同时缓慢升温至55℃，待PH值达到7.2停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体；
（3）将合成的前驱体洗涤、干燥、破碎， 350℃温度下氢还原10小时，氮气中冷却、破碎、混料、筛分、包装。
钴粉指标： Fsss粒径0.6um、氧含量0.39%、平均粒径3.95um。形貌呈单分散、密实的类球形。
实施例5
低氧超细钴粉的合成方法，步骤如下：
（1）80g/l的氯化钴溶液和180g/l的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量120L/h，碳酸氢铵流量210L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8；
（2）控制反应温度30℃，搅拌转速220r/min，反应2h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至40L/h继续反应，同时缓慢升温至55℃，待PH值达到7.2停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体；
（3）将合成的前驱体洗涤、干燥、破碎，300℃温度下氢还原18小时，氮气中冷却、破碎、混料、筛分、包装。
钴粉具体指标如下： Fsss粒径0.5um，氧含量 0.38%，平均粒径3.66um。形貌呈单分散、密实的类球形。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)60～120g/l的氯化钴溶液和100～300g/l的碳酸氢铵溶液按氯化钴溶液流量60～200L/h，碳酸氢铵流量90～350L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8；
(2)控制反应温度10～40℃，搅拌转速150～300r/min，反应1～3h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至10～60L/h继续反应，同时缓慢升温至50～55℃，待PH值达到7.2～7.3停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体；
(3)将合成的前驱体洗涤、干燥、破碎，250～350℃温度下氢还原10～25小时，钴粉在氮气或二氧化碳、或石蜡蒸汽状态下冷却钝化、破碎、混料、筛分、包装。
2.根据权利要求1所述低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，步骤(1)氯化钴溶液浓度为120g/l，碳酸氢铵溶液浓度为300g/l，按氯化钴溶液流量60L/h，碳酸氢铵流量90L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8。
3.根据权利要求2所述低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，步骤(2)控制反应温度10℃，搅拌转速300r/min，反应1h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至10L/h继续反应，同时缓慢升温至55℃，待PH值达到7.2停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体。
4.根据权利要求3所述低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，步骤(3)氢还原为350℃下还原10h。
5.根据权利要求1所述低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，步骤(1)氯化钴溶液浓度为80g/l，碳酸氢铵溶液浓度为180g/l，按氯化钴溶液流量120L/h，碳酸氢铵流量210L/h加入反应釜内，通过调节碳酸氢铵流量控制反应PH值在6.7～6.8。
6.根据权利要求5所述低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，步骤(2)控制反应温度30℃，搅拌转速220r/min，反应2h后，停止氯化钴加料，调小碳酸氢铵至40L/h继续反应，同时缓慢升温至55℃，待PH值达到7.2停止碳酸氢铵加入，合成得到前驱体。
7.根据权利要求6所述低氧超细钴粉的合成方法，其特征是，步骤(3)氢还原为300℃下还原18h。
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