一種低成本製備超細鈷粉的方法與流程
2023-06-24 07:32:16
本發明屬於金屬微粒製備
技術領域：
，尤其涉及一種低成本製備超細鈷粉的方法。
背景技術：
：作為一種優良的粘結劑，鈷粉在硬質合金、金剛石工具和粉末冶金等領域有重要作用。隨著鈷粉粒徑減小，可以顯著降低硬質合金粉末混料的研磨時間、燒結溫度，增強硬質合金抗彎強度、耐磨性和抗裂性等性能，減少鈷池和孔隙的出現，因此，目前國內外都把超細鈷粉作為硬質合金和金剛石工具等領域的發展方向。由於對超細鈷粉的前驅體製備、鈷粉還原及後處理等過程要求程度很高，導致超細鈷粉的生產成本相對較高，主要體現在以下幾方面：(1)、部分工藝採用氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼液作為沉澱劑，會引入較多的金屬陽離子雜質，增加了除雜成本。如公開號為CN103624251A、CN103128304A的發明通過氫氧化鈉沉澱鈷離子，沉澱劑用量為鈷離子8倍以上，導致後續除Na較難；(2)、前驅體合成pH低，造成產品收率低。如公開號為CN101829786A的發明在pH5.5-6.8條件下沉鈷，反應結束後母液仍呈紅色，鈷離子含量大於1g/L，在工業大規模生產情況下，鈷的損失量大；(3)、前驅體製備中引入添加劑，增加輔料成本的同時，增加了除雜成本。如公開號為CN102689020A的發明中往鈷鹽中加表面活性劑和鋁粉，導致後續除雜成本較高；(4)、前驅體先經過高溫煅燒，再高溫還原製備鈷粉，生產能耗大。如公開號為CN102560100A的發明先經過350-580℃高溫煅燒後再還原。公開號為CN101829786A的發明同樣經過400-800℃ 煅燒2-8h後得到氧化鈷粉末，再經400-550℃還原4-6h；(5)、製備工序繁雜、流程長，增加處理成本。如公開號為CN103028735A的發明先合成碳酸鈷，然後利用草酸將碳酸鈷轉化為小粒徑草酸鈷，再進行乾燥還原，工藝複雜。綜上所述，目前生產超細鈷粉的工藝普遍存在成本高的問題，若通過合理的工藝，降低除雜、能耗和工藝流程過長等帶來的成本，將更有利於超細鈷粉的規模化生產，推動超細晶粒硬質合金及金剛石工具等行業更好的發展。技術實現要素：為解決上述問題，本發明提供了一種低成本製備超細鈷粉的方法，該製備方法工藝簡單，製備成本較低，解決了現有技術製備超細鈷粉成本較高的問題。本發明所述超細鈷粉指的是Fsss粒度為0.4-1.0μm的鈷粉。本發明提供了一種低成本製備超細鈷粉的方法，包括以下步驟：(1)在反應釜中加入反應底液，將碳酸銨溶液或碳酸氫銨溶液與鈷鹽溶液加入到所述反應底液中，在攪拌條件下進行反應，所述碳酸銨或所述碳酸氫銨與所述鈷鹽中鈷離子的摩爾比為2.5-3.5:1，反應體系的pH為6.5-8.5，反應溫度為35-70℃，反應時間為0.5-6h，得到含有碳酸鈷的漿料；(2)將所述含有碳酸鈷的漿料進行固液分離後得到濾餅，將所述濾餅進行漿化得到漿化後的物料，將所述漿化後的物料進行恆溫水洗，洗滌結束後進行固液分離，得到碳酸鈷沉澱；將所述碳酸鈷沉澱進行乾燥、破碎和篩分，得到碳酸鈷前驅體；(3)將所述碳酸鈷前驅體置於還原氣氛下進行一步還原，所述還原溫度為200-550℃，所述還原時間為0.5-8h，得到超細鈷粉。優選地，步驟(1)中所述反應底液為純水、碳酸鹽溶液或碳酸氫鹽溶液。更優選地，步驟(1)中當所述反應底液為碳酸鹽溶液或碳酸氫鹽溶液時，所述反應底液中碳酸鹽或碳酸氫鹽的濃度大於0g/L小於250g/L。更優選地，所述碳酸鹽為碳酸銨，所述碳酸氫鹽為碳酸氫銨。優選地，步驟(1)中所述鈷鹽為氯化鈷、醋酸鈷、硫酸鈷和硝酸鈷中的至 少一種。本發明的沉澱劑選用碳酸銨或碳酸氫銨，沒有引入金屬陽離子雜質，降低了後續的除雜成本。優選地，步驟(1)中，將所述碳酸銨溶液或所述碳酸氫銨溶液與所述鈷鹽溶液並流加入到所述反應底液中。根據反應實際情況通過改變碳酸銨或碳酸氫銨的流量來調節反應pH。本發明採用並流加料的方式合成碳酸鈷時，通過調節所述碳酸銨溶液或所述碳酸氫銨溶液的流量來調節加料過程中pH值，可以避免正流法和逆流法加料過程中pH值的大幅度變化和局部濃度過高現象，有助於產品質量的穩定和連續化生產。優選地，步驟(1)中，所述鈷鹽溶液中鈷離子濃度為50-160g/L。優選地，步驟(1)中，所述碳酸銨溶液或碳酸氫銨溶液的濃度為120-260g/L。步驟(1)中的反應體系的pH為6.5-8.5，在該pH範圍內可以製備出粒徑更小的碳酸鈷，同時可以降低生產成本。優選地，步驟(1)中，所述反應體系的pH為7.0-8.5。優選地，步驟(1)中所述攪拌速度為100-400rpm。本發明在製備碳酸鈷前驅體過程中，採用不含金屬元素的碳酸銨或碳酸氫銨作為沉澱劑，同時製備過程中沒有引入添加劑，降低了原料成本和後續的除雜成本。另外，合成的pH相對於現有技術較高，可以提高鈷的產量，降低生產成本。本發明在一定的反應溫度和反應時間範圍內，可以得到粒徑小、比表面積大和分散性好的碳酸鈷前驅體，反應充分，後續不需進行陳化工藝，在縮短工藝流程、降低加工成本的同時，產品的性能也得到了更好地控制。優選地，步驟(2)中，採用板框壓濾機和微孔過濾器中的至少一種固液分離設備進行所述固液分離。更優選地，利用所述板框壓濾機進行固液分離時，壓強為18-22MPa。更優選地，利用所述微孔過濾器進行固液分離時，壓強為0.1-0.25MPa。固液分離後得到的母液可進入回收系統進行重複利用，得到的濾餅進行漿 化洗滌。本發明所使用固液分離設備是板框壓濾機或微孔過濾器、或兩種洗滌設備的組合，在固液分離後得到濾餅，無需對濾餅進行洗滌，直接卸料進行後續的漿化洗滌操作。更優選地，步驟(2)中，將所述含有碳酸鈷的漿料採用板框壓濾機進行固液分離得到濾餅。採用板框壓濾機時，壓力更大，可以提高固液分離速度，即提升了生產效率。優選地，步驟(2)中，將所述含有碳酸鈷的漿料進行固液分離後得到濾餅，將所述濾餅卸料至漏鬥式下料槽，然後用純水衝洗至漿化槽中進行漿化，漿化後，得到漿化後的物料，將所述漿化後的物料通過泵輸送至漿洗槽中進行恆溫水洗，洗滌結束後進行固液分離。更優選地，所述漿化時間為20min-40min，通過漿化工藝將濾餅分散均勻，有助於將物料通過泵直接輸送至漿洗槽進行洗滌，同時，有利於後續除雜洗滌操作。更優選地，步驟(2)中，所述水洗的溫度為0-80℃。進一步優選地，步驟(2)中，所述水洗的溫度為25-80℃。更優選地，步驟(2)中，所述水洗的時間為0.5-10h。更優選地，所述恆溫水洗時進行攪拌，所述攪拌速度為30-200rpm。優選地，所述恆溫水洗的次數為1-4次。每次恆溫水洗後，都要進行固液分離，然後進行第二次水洗或進入後續工藝。所述水洗溫度、洗滌水量、水洗時間以及洗滌次數根據洗滌過程中物料中的Cl-、NO3-、SO42-或CH3COO-等雜質的含量水平決定。優選地，第一次洗滌結束時，以Cl-為例，物料中Cl含量應不高於0.8％，若Cl-含量較高則加大水量、延長洗滌時間；第二次洗滌結束時，物料中Cl-含量應不高於0.08％，若含量高於0.08％，則加大洗水量、延長洗滌時間；若第二次洗滌結束後Cl-含量高於0.1％，則進行第三次洗滌，直至物料中Cl-含量小於0.08％，進入下一個工序。優選地，本發明還可以根據漿料中Cl-含量調整洗滌過程溫度，如果Cl-含量高於控制標準，則升高洗滌溫度，Cl-含量較低，則適當調低洗滌溫度。通過控制洗滌過程溫度，在一定程度上可以維持相同洗滌用水量的情況下，增強洗滌效果，進而節約洗滌用水量。現有技術的洗滌方式主要是固液分離後，直接將過濾得到的濾餅或濾渣進行簡單地淋洗，或者將濾餅或濾渣漿化後，進行固液分離得到濾餅後再次洗滌濾餅。這些洗滌的方式由於洗滌方式單一、洗滌條件固定，都難以將產物中的雜質完全去除。同時會造成產品顆粒分布不均勻，一致性差，不利於產品質量的穩定。與現有技術中通過檢測濾液中雜質(如Cl-)含量以及洗滌時間、洗滌水量固定的方式不同。本發明優選地根據洗滌後物料中的Cl-含量情況控制水洗溫度、洗滌水量和水洗時間等因素，在優選的洗滌溫度下、洗滌水量下、洗滌時間下以及洗滌次數下可以得到更好的洗滌效果，因此，本發明提供的洗滌方法更有利於節約生產用水及生產時間，同時，可以達到更好的除雜效果，最終顯著降低物料中的雜質含量。本發明通過固液分離和洗滌操作可以顯著地降低碳酸鈷中的雜質含量，同時固液分離和漿化洗滌操作連續化程度高，可以根據含有碳酸鈷的漿料中的雜質含量調節洗滌參數，降低產能消耗，增強洗滌效果，有利於規模化生產。優選地，步驟(2)中，所述乾燥的方法為離心噴霧乾燥、閃蒸乾燥或鼓風乾燥。更優選地，步驟(2)中，所述離心噴霧乾燥的條件為：進料口溫度為160-250℃，出料口溫度為70-105℃。進一步優選地，所述離心噴霧乾燥的條件為：進料口溫度為180-220℃，出料口溫度為80-100℃。更優選地，所述閃蒸乾燥條件為：進料口溫度為170-230℃，出料口溫度為90-120℃。進一步優選地，步驟(2)中，所述閃蒸乾燥條件為：進料口溫度為180-220℃， 出料口溫度為100-110℃。採用所述離心噴霧乾燥或所述閃蒸乾燥方法時，物料乾燥時間小於5min，相比於現有技術的乾燥方式，大大縮短了乾燥時間，減少乾燥過程對產品性能的影響。優選地，所述鼓風乾燥的條件為：乾燥溫度75-140℃，乾燥時間為6-12h。更優選乾燥溫度為80-120℃。優選地，步驟(2)中，在將所述碳酸鈷沉澱乾燥後，碳酸鈷中的含水量為小於3.0％。步驟(2)中，在將所述碳酸鈷沉澱乾燥後，當所述碳酸鈷的粒徑D50>4.5μm時，需要進行破碎操作。優選地，所述破碎的方法為氣流破碎和機械破碎中的至少一種。更優選地，步驟(2)中，破碎後，對所述碳酸鈷採用200目篩網進行篩分。本發明製得的碳酸鈷前驅體的粒徑較小，純度較高。優選地，所述碳酸鈷前驅體的D50粒徑為0.5-3.0μm，松裝密度為0.2-0.5g/cm3，比表面積為40-150m2/g。優選地，所述碳酸鈷前驅體中Cl含量小於等於100ppm，Ca、Na、Mg、Fe元素含量小於等於20ppm，Cu、Zn、Al元素含量小於等於10ppm。超細顆粒的合成需要在溶液過飽和條件下進行，在過飽和溶液中，沉澱劑的加入會導致碳酸鈷爆炸性成核，形成的碳酸鈷顆粒小、比表面積大，難以進行固液分離和除雜。本發明在沉澱反應結束後，將含有碳酸鈷的漿料通過固液分離後，使得母液去除完全，減少了雜質殘留。之後在一定溫度下進行高強度的漿化洗滌，促使吸附在碳酸鈷顆粒表面的雜質離子脫附，再經過固液分離，再次去除部分雜質。固液分離和漿化洗滌結束後，物料經過合適條件下的乾燥、破碎得到粒徑小、純度高的碳酸鈷顆粒。本發明採用鈷鹽為原料，碳酸銨或碳酸氫銨為沉澱劑，在一定原料和沉澱劑摩爾比、pH、溫度範圍內，合成含有碳酸鈷的漿料。然後將所述含碳酸鈷的漿料經過固液分離及漿化洗滌後，進行乾燥、破碎、篩分，最終得到雜質含量低、粒徑小、比表面積大的碳酸鈷粉末。相比其他製備方法，本發明製備碳酸 鈷過程中並未引入任何其他添加劑，生產成本低，流程簡單，且所得產品中金屬元素雜質及陰離子雜質含量均很低，有利於得到粒徑小、純度高的鈷粉。優選地，步驟(3)中，將所述碳酸鈷前驅體置於多溫區管式爐或鋼帶式還原爐中進行一步還原。更優選地，採用所述多溫區管式爐進行一步還原時，還原溫度為200-450℃，還原時間為5-8h。進一步優選地，採用所述多溫區管式爐進行一步還原時，還原溫度控制模式採用非線性控制模式，所述非線性控制模式為梯形溫控模式或平臺溫控模式。進一步優選地，所述非線性控制模式為梯形溫控模式時，所述還原過程中在所述多溫區管式爐中分為三個溫區分別為進爐區、中間區和出爐區，所述進爐區和所述出爐區溫度低於所述中間區溫度，所述進爐區溫度為200-320℃，所述中間溫區溫度為320-450℃，所述出爐區溫度250-350℃，在所述進爐區停留時間為2-4h，在所述中間溫區的停留時間為4-6h，在所述出爐區中的停留時間為2-4h。進一步優選地，所述非線性控制模式為平臺溫控模式時，所述還原過程中在所述多溫區管式爐中分為2或3個溫區，所述2個溫區分別為低溫區和高溫區，所述3個溫區分別為第一低溫區、第二低溫區和高溫區，所述低溫區、第一低溫區或第二低溫區的溫度各為200-350℃，停留時間各為3-5h，所述高溫區的溫度350-450℃，停留時間為2-4h。更優選地，採用所述鋼帶式還原爐進行一步還原時，還原溫度為250-550℃，還原時間為0.5-4h。進一步優選地，採用所述鋼帶式還原爐進行一步還原時，還原溫度控制模式採用非線性控制模式，所述非線性控制模式為梯形溫控模式或平臺溫控模式。進一步優選地，所述非線性控制模式為梯形溫控模式時，所述還原過程中在所述多溫區管式爐中分為三個溫區分別為進爐區、中間區和出爐區，所述進爐區和所述出爐區溫度低於所述中間區溫度，所述進爐區溫度為250-450℃，所述中間溫區溫度為350-550℃，所述出爐區溫度250-400℃，在所述進爐區停留 時間為0.1-2h，在所述中間溫區的停留時間為0.3-2h，在所述出爐區中的停留時間為0.1-2h。進一步優選地，所述非線性控制模式為平臺溫控模式時，所述還原過程中在所述多溫區管式爐中分為2或3個溫區，所述2個溫區分別為低溫區和高溫區，所述3個溫區分別為第一低溫區、第二低溫區和高溫區，所述低溫區、第一低溫區或第二低溫區的溫度各為250-400℃，停留時間分別為0.3-3h，所述高溫區的溫度350-550℃，停留時間為0.2-1h。優選地，步驟(3)中，所述還原氣氛為氫氣氣氛。優選地，步驟(3)中，在所述還原過程中加入氫氣，所述氫氣的流量是4-50m3/h。本發明在採用非線性溫控模式進行一步還原，相對於現有技術的先高溫煅燒再還原的技術，降低了氫氣的消耗量，生產能耗大大降低。相對於線性溫控模式一步還原法，本發明設置了低溫段，為物料進入還原階段提供了一定的過渡期，在較低溫度下還原時，有利於保持物料的形貌及還原過程樣的均一性，有利於得到性能更均一的鈷粉。後期的高溫段還原，則保證了鈷粉的還原完全，保證了產品質量。優選地，步驟(3)中，將所述碳酸鈷還原後，進行破碎、篩分和混料包裝，得到超細鈷粉。優選地，所述超細鈷粉的Fsss粒度為0.4-1.0μm。更優選地，所述超細鈷粉的Fsss粒度為0.5-0.8μm。本發明超細鈷粉的製備包括前驅體的合成與前驅體的還原。所述前驅體合成過程為液相沉澱法，前驅體的合成過程中未引入添加劑，減少了原料的雜質元素引入量，同時工藝流程簡單，大大降低了生產成本，製得了粒徑較小、純度較高的碳酸鈷前驅體。所述前驅體的還原採用一步還原法，通過採用合理的溫控模式，一步還原製得鈷粉，能耗成本及工藝成本都得到有效控制，最終實現了低成本條件下規模化生產超細鈷粉的目的。本發明提供的低成本製備超細鈷粉的方法，具有如下有益效果：本發明採用液相沉澱—一步還原法製備超細鈷粉，通過優化工藝、簡化過程，多途徑縮減生產成本，最終實現了低成本條件下生產超細鈷粉的目的。附圖說明圖1是本發明一實施例中低成本製備超細鈷粉方法的流程示意圖；圖2為本發明實施例1製備的超細鈷粉的掃描電鏡(SEM)圖；圖3為本發明實施例2製備的超細鈷粉的掃描電鏡(SEM)圖；圖4為本發明實施例3製備的超細鈷粉的掃描電鏡(SEM)圖。具體實施方式以下所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。請參考圖1，圖1是本發明一實施例中低成本製備超細鈷粉方法的流程示意圖，包括以下步驟：S01、在反應釜中加入反應底液，將碳酸銨溶液或碳酸氫銨溶液與鈷鹽溶液加入到反應底液中，在攪拌條件下進行反應，碳酸銨或碳酸氫銨與鈷鹽中鈷離子的摩爾比為2.5-3.5:1，控制反應體系的pH為6.5-8.5，反應溫度為35-70℃，反應時間為0.5-6h，得到含有碳酸鈷的漿料；S02、將含有碳酸鈷的漿料進行固液分離後得到濾餅，將濾餅進行漿化得到漿化後的物料，將漿化後的物料進行恆溫水洗，洗滌結束後進行固液分離，得到碳酸鈷沉澱；將碳酸鈷沉澱進行乾燥、破碎和篩分，得到碳酸鈷前驅體；S03、將碳酸鈷前驅體置於還原氣氛下進行一步還原，還原溫度為200-550℃，還原時間為0.5-8h，得到超細鈷粉。本發明超細鈷粉的製備包括前驅體的合成與前驅體的還原。所述前驅體合成過程為液相沉澱法，前驅體的合成過程中未引入添加劑，減少了原料的雜質 元素引入量，同時工藝流程簡單，大大降低了生產成本，製得了粒徑較小、純度較高的碳酸鈷前驅體。所述前驅體的還原採用一步還原法，通過採用合理的溫控模式，一步還原製得鈷粉，能耗成本及工藝成本都得到有效控制，最終實現了低成本條件下生產超細鈷粉的目的。實施例1一種低成本製備超細鈷粉的方法，包括以下步驟：(1)、向合成反應釜中加入純水(反應底液)至攪拌槳處，升高反應釜溫度至55℃後，啟動攪拌槳，控制轉速為220rpm，同時並流加入氯化鈷溶液和碳酸氫銨溶液，其中氯化鈷溶液中鈷離子濃度為80g/L，碳酸氫銨溶液濃度為180g/L，通過碳酸氫銨流量調節pH，控制反應pH在7.5-8.2之間，反應溫度為55℃±2℃。反應2.5h後停止加料，得到含有碳酸鈷的漿料；碳酸氫銨與氯化鈷中鈷離子的摩爾比為2.6:1；(2)將含有碳酸鈷的漿料輸送至板框壓濾機進行固液分離，壓強為19Mpa，得到母液和濾餅，母液進入回收系統，濾餅卸料至漏鬥式下料槽，然後用純水衝洗至帶攪拌漿的漿化槽中，漿化20min後得到漿化後的物料，將漿化後的物料通過泵輸送至帶攪拌漿的漿洗槽中進行恆溫水洗，啟動攪拌，攪拌速度為30rpm保持洗滌溫度為60℃，洗滌2.5h。重複進行上述固液分離與漿化洗滌1次，洗滌結束後將物料經板框壓濾機壓幹，得到碳酸鈷沉澱；將碳酸鈷沉澱轉移至閃蒸乾燥機，進料口溫度為210℃，出料口溫度為85℃，使得乾燥後粉末水分含量<3％，乾燥後物料經過氣流破碎、篩分後得到碳酸鈷前驅體；(3)將碳酸鈷前驅體送至還原工段的多溫區鋼帶式還原爐，還原爐中依次設置三個溫區，分別為進爐區、中間區和出爐區，進爐區溫度為450℃，中間溫區溫度為550℃，出爐區溫度400℃，在進爐區停留時間為0.1h，在中間溫區的停留時間為0.3h，在所述出爐區中的停留時間為0.1h。鋼帶速度為200mm/min，還原後所得鈷粉依次經氣流破碎機、篩分機、混料包裝等設備後得到超細鈷粉，超細鈷粉的Fsss粒度為0.56μm。實施例1製得的碳酸鈷前驅體的D50粒徑為2.8μm，松裝密度為0.45g/cm3，比表面積為87m2/g；碳酸鈷前驅體中Ca、Na、Fe、Mg含量小於15ppm，Cl含量小於60ppm，雜質含量具體參見表1。從表1中可以看出，本實施例1製得的碳酸鈷前驅體雜質含量小，純度高。表1實施例1製得的碳酸鈷前驅體中的雜質含量NiCuFeCaMgMnZnPb0.0007％0.0001％0.0008％0.0011％0.0008％0.0002％0.0001％0.0002％CdNaAlSiCrSAsCl0.0001％0.0015％0.0001％0.0005％0.0005％0.0020％0.0001％0.0052％圖2為本發明實施例1製備的超細鈷粉的掃描電鏡(SEM)圖；從圖2中可以看出，實施例1製得的超細鈷粉粒徑較小，粒徑均勻分布。實施例2一種低成本製備超細鈷粉的方法，包括以下步驟：(1)向合成反應釜中加入純水(反應底液)至攪拌槳處，升高反應釜溫度至65℃後，啟動攪拌槳，控制轉速為220rpm，同時並流加入醋酸鈷溶液和碳酸銨溶液，其中醋酸鈷溶液中鈷離子濃度為140g/L，碳酸銨溶液濃度為240g/L。通過碳酸銨流量調節pH，控制反應pH在7.0-8.0之間，反應溫度65℃±2℃。反應1h後停止加料，得到含有碳酸鈷的漿料；碳酸銨和醋酸鈷中鈷離子的摩爾比為3.0:1；(2)將含有碳酸鈷的漿料輸送至微孔過濾器進行固液分離，壓強為0.2Mpa，得到母液和濾餅，母液進入回收系統，濾餅卸料至漏鬥式下料槽，然後用純水衝洗至帶攪拌漿的漿化槽中，漿化30min後得到漿化後的物料，將漿化後的物料通過泵輸送至帶攪拌漿的漿洗槽中進行恆溫水洗，啟動攪拌，攪拌速度為200rpm，保持洗滌溫度為45℃，洗滌5h。重複進行上述固液分離與漿化洗滌3次，洗滌結束後物料經微孔過濾器壓幹，得到碳酸鈷沉澱；將碳酸鈷沉澱利用閃蒸乾燥機進行乾燥。進料口溫度為195℃，出料口溫度為95℃，使得乾燥後粉末水分含量<3％，乾燥後物料經過氣流破碎、篩分後得到碳酸鈷前驅體；(3)將碳酸鈷前驅體送至還原工段的多溫區管式還原爐，還原爐中依次設置三個溫區，分別為進爐區、中間區和出爐區，進爐區溫度為320℃，中間溫區溫度為450℃，出爐區溫度350℃，在進爐區停留時間為2h，在中間溫區的停留時間為4h，在出爐區中的停留時間為2h。還原後所得鈷粉依次經氣流破碎機、篩分機、混料包裝等設備後得到超細鈷粉，超細鈷粉的Fsss粒度為0.65μm。實施例2製得的碳酸鈷前驅體的D50粒徑為3.9μm，松裝密度為0.49g/cm3，比表面積為56m2/g；碳酸鈷前驅體中Ca、Na、Fe、Mg含量小於17ppm，Cl含量小於75ppm，雜質含量具體參見表2。從表2中可以看出，本實施例2製得的碳酸鈷前驅體雜質含量小，純度高。表2實施例2製得的碳酸鈷前驅體中的雜質含量NiCuFeCaMgMnZnPb0.0010％0.0001％0.0006％0.0013％0.0006％0.0001％0.0001％0.0001％CdNaAlSiCrSAsCl0.0001％0.0014％0.0002％0.0003％0.0004％0.0018％0.0001％0.072％圖3為本發明實施例2製備的超細鈷粉的掃描電鏡(SEM)圖；從圖3中可以看出，實施例2製得的超細鈷粉粒徑較小，粒徑均勻分布。實施例3一種低成本製備超細鈷粉的方法，包括以下步驟：(1)、向合成反應釜中加入純水(反應底液)至攪拌槳處，升高反應釜溫度至35℃後，啟動攪拌槳，控制轉速為400rpm，同時並流加入硫酸鈷溶液和碳酸銨溶液，其中硫酸鈷溶液中鈷離子濃度為100g/L，碳酸銨溶液濃度為200g/L。通過碳銨流量調節pH，控制反應pH在7.2-8.5之間，反應溫度35℃±2℃。反應6h後停止加料，得到含有碳酸鈷的漿料；碳酸銨和硫酸鈷中鈷離子的摩爾比為2.5:1；(2)將含有碳酸鈷的漿料輸送至板框壓濾機進行固液分離，壓強為20Mpa，得到母液和濾餅，母液進入回收系統，濾餅卸料至漏鬥式下料槽，然後用純水衝洗至帶攪拌漿的漿化槽中，漿化30min後得到漿化後的物料，將漿化後的物 料通過泵輸送至帶攪拌漿的漿洗槽中進行恆溫水洗，啟動攪拌，攪拌速度為100rpm，保持洗滌溫度為75℃，洗滌0.5h。重複進行上述固液分離與漿化洗滌2次，洗滌結束後將物料經微孔過濾器壓幹，得到碳酸鈷沉澱；將碳酸鈷沉澱利用離心噴霧機進行乾燥，進料口溫度為220℃，出料口溫度為80℃，使得乾燥後粉末水分含量<3％，乾燥後物料經過渦輪破碎、篩分後得到碳酸鈷前驅體；(3)將碳酸鈷前驅體送至還原工段的多溫區鋼帶式還原爐，還原爐中依次設置三個溫區，分別為第一低溫區、第二低溫區和高溫區，第一低溫區和第二低溫區的溫度為400℃，停留時間各為0.3h，高溫區的溫度550℃，停留時間為1h，鋼帶速度為250mm/min，還原後所得鈷粉依次經氣流破碎機、篩分機、混料包裝等設備後得到超細鈷粉，超細鈷粉的Fsss粒度為0.45μm。實施例3製得的碳酸鈷前驅體的D50粒徑為1.6μm，松裝密度為0.40g/cm3，比表面積為98m2/g；碳酸鈷前驅體中Ca、Na、Fe、Mg含量小於20ppm，Cl含量小於105ppm，雜質含量具體參見表3。從表3中可以看出，本實施例3製得的碳酸鈷前驅體雜質含量小，純度高。表3實施例3製得的碳酸鈷前驅體中的雜質含量NiCuFeCaMgMnZnPb0.0013％0.0001％0.0008％0.0015％0.0007％0.0001％0.0002％0.0001％CdNaAlSiCrSAsCl0.0001％0.0015％0.0003％0.0002％0.0003％0.0016％0.0001％0.0103％圖4為本發明實施例3製備的超細鈷粉的掃描電鏡(SEM)圖；從圖4中可以看出，實施例3製得的超細鈷粉粒徑較小，粒徑均勻分布。實施例4一種低成本製備超細鈷粉的方法，包括以下步驟：(1)向合成反應釜中加入純水(反應底液)至攪拌槳處，升高反應釜溫度至45℃後，啟動攪拌槳，控制轉速為250rpm，同時並流加入硝酸鈷溶液和碳酸氫銨溶液，其中硝酸鈷溶液中鈷離子濃度為160g/L，碳酸氫銨溶液濃度為260g/L。通過碳酸氫銨流量調節pH，控制反應pH在6.5-8.0之間，反應溫度為45℃±2℃。 反應3.5h後停止加料，得到含有碳酸鈷的漿料；碳酸氫銨和硝酸鈷中鈷離子的摩爾比為3.5:1；(2)將含有碳酸鈷的漿料輸送至微孔過濾器進行固液分離，壓強為0.18Mpa，得到母液和濾餅，母液進入回收系統，濾餅卸料至漏鬥式下料槽，然後用純水衝洗至帶攪拌漿的漿化槽中，漿化30min後得到漿化後的物料，將漿化後的物料通過泵輸送至帶攪拌漿的漿洗槽中進行恆溫水洗，啟動攪拌，攪拌速度為100rpm，保持洗滌溫度為25℃，洗滌6h。重複進行上述固液分離與漿化洗滌2次，洗滌結束後物料經板框壓濾機壓幹，得到碳酸鈷沉澱。將碳酸鈷沉澱轉移至閃蒸乾燥機，進料口溫度為200℃，出料口溫度為85℃，使得乾燥後粉末水分含量<3％，乾燥後物料經過氣流破碎、篩分後得到碳酸鈷前驅體；(3)將碳酸鈷前驅體送至還原工段的多溫區鋼帶式還原爐，還原爐中依次設置三個溫區，分別為進爐區、中間區和出爐區，進爐區溫度為250℃，中間溫區溫度為350℃，出爐區溫度250℃，在進爐區停留時間為2h，在中間溫區的停留時間為1h，在出爐區中的停留時間為1h。鋼帶速度為160mm/min，還原後所得鈷粉依次經氣流破碎機、篩分機、混料包裝等設備後得到超細鈷粉，超細鈷粉的Fsss粒度為0.59μm。實施例4製得的碳酸鈷前驅體的D50粒徑為3.4μm，松裝密度為0.48g/cm3，比表面積為65m2/g；碳酸鈷前驅體中Ca、Na、Fe、Mg含量小於16ppm，Cl含量小於76ppm，雜質含量具體參見表4，從表4中可以看出，本實施例4製得的碳酸鈷前驅體雜質含量小，純度高。表4實施例4製得的碳酸鈷前驅體中的雜質含量NiCuFeCaMgMnZnPb0.0009％0.0002％0.0005％0.0010％0.0003％0.0002％0.0001％0.0001％CdNaAlSiCrSAsCl0.0001％0.0011％0.0002％0.0002％0.0002％0.0015％0.0001％0.0065％實施例5一種低成本製備超細鈷粉的方法，包括以下步驟：(1)向合成反應釜中加入純水(反應底液)至攪拌槳處，升高反應釜溫度 至70℃後，啟動攪拌槳，控制轉速為100rpm，同時並流加入氯化鈷溶液和碳銨溶液，其中氯化鈷溶液中鈷離子濃度為135g/L，碳酸銨溶液濃度為260g/L。通過碳酸銨流量調節pH，控制反應pH在7.1-8.3之間，反應溫度為70℃±2℃。反應0.5h後停止加料，得到含有碳酸鈷的漿料；碳酸銨和氯化鈷中鈷離子的摩爾比為2.8:1；(2)將含有碳酸鈷的漿料輸送至板框壓濾機進行固液分離，壓強為19Mpa，得到母液和濾餅，母液進入回收系統，濾餅卸料至漏鬥式下料槽，然後用純水衝洗至帶攪拌漿的漿化槽中，漿化40min後得到漿化後的物料，將漿化後的物料通過泵輸送至帶攪拌漿的漿洗槽中進行恆溫水洗，啟動攪拌，攪拌速度為200rpm，保持洗滌溫度為55℃，洗滌3.0h。重複進行上述固液分離與漿化洗滌1次，洗滌結束後物料經板框壓濾機壓幹，得到碳酸鈷沉澱；將碳酸鈷沉澱轉移至閃蒸乾燥機，進料口溫度為210℃，出料口溫度為92℃，使得乾燥後粉末水分含量<3％，乾燥後物料經過氣流破碎、篩分後得到碳酸鈷前驅體；(3)將碳酸鈷前驅體送至還原工段的多溫區管式還原爐，還原爐中依次設置兩個溫區，分別為低溫區和高溫區，低溫區的溫度為200℃，停留時間為4h，高溫區的溫度350℃，停留時間為4h。還原後所得鈷粉依次經氣流破碎機、篩分機、混料包裝等設備後得到超細鈷粉，超細鈷粉的Fsss粒度為0.96μm。實施例5製得的碳酸鈷前驅體的D50粒徑為4.4μm，松裝密度為0.49g/cm3，比表面積為52m2/g；碳酸鈷前驅體中Ca、Na、Fe、Mg含量小於18ppm，Cl含量小於65ppm，雜質含量具體參見表5。從表5中可以看出，本實施例5製得的碳酸鈷前驅體雜質含量小，純度高。表5實施例5製得的碳酸鈷前驅體中的雜質含量NiCuFeCaMgMnZnPb0.0012％0.0001％0.0007％0.0013％0.0005％0.0001％0.0001％0.0001％CdNaAlSiCrSAsCl0.0001％0.0016％0.0001％0.0002％0.0003％0.0017％0.0001％0.060％本發明採用液相沉澱-一步還原法製備超細鈷粉，通過優化工藝、簡化過程，多途徑縮減生產成本，最終實現了低成本條件下規模化生產超細鈷粉的目的。以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3