一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備工藝的製作方法

2023-06-04 08:53:36

專利名稱：一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬氧化物的製備領域，具體為一種用含鈷物料連續化合成碳酸鈷，以及在氧化氣氛中連續焙燒分解製備四氧化三鈷的工藝。
背景技術：
鈷作為重要戰略金屬，其在工業和軍事領域應用日益廣泛。上世紀九十年代以來，充電電池行業，特別是鋰離子電池、鎳氫電池行業鈷消費的快速增長，目前已成為鈷的最大消費領域。四氧化三鈷是生產鋰離子電池正極材料鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰的最主要原料之一， 其對四氧化三鈷有嚴格的化學成份要求外，對顆粒形貌、粒度組成與分布、松裝密度、物料的流動性等物理指標也有特殊的要求，特別是對前後物料的穩定性、一致性要求很高。四氧化三鈷產品的物理性能指標與其前驅體碳酸鈷有很大的影響。現有技術中對製備前驅體碳酸鈷中的各種操作條件控制論述較多，但對於連續化製備過程、連續化煅燒涉及很少。

發明內容
本發明所解決的技術問題在於提供一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備工藝，以解決上述背景技術中的缺點。本發明所解決的技術問題採用以下技術方案來實現
一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備工藝，以鈷礦石為原料，經過硫酸浸出、氧化除鐵、萃取除雜、鎳鈷鎂分離，得到的鈷溶液，採用沉澱劑沉澱法製備碳酸鈷前驅體，再經高溫煅燒對前驅體進行熱分解，最終得到電池用四氧化三鈷。具體製備過程步驟如下
(1)鈷溶液的製備以鈷礦石為原料，經過硫酸浸出、氧化除鐵、萃取除雜、鈷鎳鎂分離，得到含鈷100-140g/l的鈷溶液；
(2)沉澱劑的配製選用合格的碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨中的一種，用水溶解，配製成濃度為100-300g/l的沉澱劑溶液；
(3)碳酸鋰合成將鈷溶液和沉澱劑溶液，用並流加料法連續加入反應釜，加料速度鈷溶液lm3/h左右，控制合成反應溫度為35-65°C，溶液反應pH值6. 0-8. O,攪拌速度為300-1000rpm，碳酸鈷產品連續不斷地從一定高度的溢流口排出進入陳化槽；
(4)陳化上步驟的碳酸鈷漿料在陳化槽中進行陳化，陳化溫度30-60°C，陳化時間2-12小時，攪拌速度為300-800rpm ；
(5)過濾洗滌經過陳化後的碳酸鈷漿料，送離心機過濾，經過濾後的固體碳酸鈷，用60V 80°C的去離子水反覆洗滌，直至洗水ph值< 7. 5，停止洗滌；
(6)煅燒離心後的溼碳酸鈷連續送入迴轉爐煅燒，迴轉爐煅燒溫度控制650 900°C，煅燒過程控制氧化氣氛，經熱分解得到含鈷72. 6 73. 6%，松裝密度O. 8 I. 2g/cm3，雷射粒度(D50) 5 20um四氧化三鈷產品；(7)後處理對過濾產生的母液送綜合回收和處理，廢水經檢測合格後排放。在本發明工藝中，直接利用淨化後鈷溶液合成碳酸鈷，溶液鈷濃度高，提高了設備單產能力，減少母液水排出量和廢水處理量，有利於降低成本。在本發明工藝中，採用連續進料、連續出料的合成碳酸鈷方式，可以避免單槽合成中的諸多缺點，可以做到工藝指標控制精確，合成的碳酸鈷顆粒形貌、粒度組成與分布、松裝密度等物理性能指標優越；產品的物理性能指標穩定性、均一性非常良好；可以實現自動化控制，降低勞動強度，提高勞動效率。 在本發明工藝中，採用連續進料、連續出料的迴轉爐煅燒方式，燒出的四氧化三鈷煅燒均勻、鈷含量穩定、流動性好；煅燒時間減少，降低了能源的消耗；可以不用經過粉碎，直接篩分、混料後即可得到電池用四氧化三鈷產品。有益效果本發明採用連續化合成碳酸鈷，連續化焙燒分解四氧化三鈷的工藝，生產過程中的工藝指標易控制，可以實現自動化生產，有利於降低勞動強度，提高勞動效率，降低成本，生產出的產品純度高、物理性能指標優異並且穩定性、一致性很好。


圖I為本發明中四氧化三鈷產品的掃描電鏡照片。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面對本發明的工藝進行進一步的闡述。一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備工藝，通過以下步驟來實現四氧化三鈷的生產
(1)鈷溶液的製備以鈷礦石為原料，經過硫酸浸出、氧化除鐵、萃取除雜、鈷鎳鎂分離，得到含鈷100-140g/l的鈷溶液；
(2)沉澱劑的配製選用合格的碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨中的一種，用水溶解，配製成濃度為100-300g/l的沉澱劑溶液；
(3)碳酸鋰合成將鈷溶液和沉澱劑溶液，用並流加料法連續加入反應釜，加料速度鈷溶液lm3/h左右，控制合成反應溫度為35-65 °C，溶液反應pH值6. 0-8. O,攪拌速度為300-1000rpm，碳酸鈷產品連續不斷地從一定高度的溢流口排出進入陳化槽；
(4)陳化上步驟的碳酸鈷漿料在陳化槽中進行陳化，陳化溫度30-60°C，陳化時間2-12小時，攪拌速度為300-800rpm ；
(5)過濾洗滌經過陳化後的碳酸鈷漿料，送離心機過濾，經過濾後的固體碳酸鈷，用60V 80°C的去離子水反覆洗滌，直至洗水ph值< 7. 5，停止洗滌；
(6)煅燒離心後的溼碳酸鈷連續送入迴轉爐煅燒，迴轉爐煅燒溫度控制650 900°C，煅燒過程控制氧化氣氛，經熱分解得到含鈷72. 6 73. 6%，松裝密度O. 8 I. 2g/cm3，雷射粒度(D50) 5 20um四氧化三鈷產品；
(7)後處理對過濾產生的母液送綜合回收和處理，廢水經檢測合格後排放。在上述步驟中，對本發明的碳酸鈷進行檢測，報告如下
權利要求
1.一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備エ藝，其特徵在於，通過以下步驟來實現四氧化ニ鈷的生廣 (1)鈷溶液的製備以鈷礦石為原料，經過硫酸浸出、氧化除鐵、萃取除雜、鈷鎳鎂分離，得到含鈷100-140g/l的鈷溶液； (2)沉澱劑的配製選用合格的碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨中的ー種，用水溶解，配製成濃度為100-300g/l的沉澱劑溶液； (3)碳酸鋰合成將鈷溶液和沉澱劑溶液，用並流加料法連續加入反應釜，加料速度鈷溶液lm3/h左右，控制合成反應溫度為35-65°C，溶液反應pH值6. 0-8. 0，攪拌速度為300-1000rpm，碳酸鈷產品連續不斷地從一定高度的溢流ロ排出進入陳化槽； (4)陳化上步驟的碳酸鈷漿料在陳化槽中進行陳化，陳化溫度30-60°C，陳化時間2-12小時，攪拌速度為300-800rpm ； (5)過濾洗滌經過陳化後的碳酸鈷漿料，送離心機過濾，經過濾後的固體碳酸鈷，用60°C 80°C的去離子水反覆洗滌，直至洗水ph值< 7. 5，停止洗滌； (6)煅燒離心後的溼碳酸鈷連續送入迴轉爐煅燒，迴轉爐煅燒溫度控制650 900°C，煅燒過程控制氧化氣氛，經熱分解得到含鈷72. 6 73. 6%，松裝密度0. 8 I. 2g/cm3，雷射粒度(D50) 5 20um四氧化三鈷產品； (7)後處理對過濾產生的母液送綜合回收和處理，廢水經檢測合格後排放。
2.根據權利要求I所述的ー種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備エ藝，其特徵在於，生產過程中採用連續進料、連續出料的合成碳酸鈷方式和迴轉爐煅燒方式。
全文摘要
一種連續化生產電池用四氧化三鈷的製備工藝，是一種用含鈷物料連續化合成碳酸鈷，以及在氧化氣氛中連續焙燒分解製備四氧化三鈷的工藝，通過鈷溶液的配製、沉澱劑的配置、碳酸鋰合成、陳化、過濾洗滌、煅燒、後處理幾個步驟來完成四氧化三鈷的連續化生產。本發明採用連續化合成碳酸鈷，連續化焙燒分解四氧化三鈷的工藝，生產過程中的工藝指標易控制，可以實現自動化生產，有利於降低勞動強度，提高勞動效率，降低成本，生產出的產品純度高、物理性能指標優異並且穩定性、一致性很好。
文檔編號H01M4/525GK102820468SQ20121033203
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者謝福標, 蔣光勤, 吳陽紅 申請人:贛州騰遠鈷業有限公司