[發明專利]一種超細鈷粉的制備方法

無效

• 申請號: 200910101978.6
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101637824A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 向波;劉秀慶
• 申請（專利權）人: 浙江華友鈷業股份有限公司
• 主分類號: B22F9/22
• 分類號: B22F9/22
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所
• 代理人: 張建青

技術領域

本發明涉及鈷粉的制備領域，尤其是一種超細鈷粉的制備方法。

背景技術

超細鈷粉目前在硬質合金、金剛石工具以及電池行業得到了廣泛的應用。硬質合金對鈷粉的基本要求是純度高、粒度細、顆粒形狀接近球形、團聚程度低。另外，在金剛石制品和電池行業，球形鈷粉有利于混料的均勻性，使產品的一致性更好。

目前，制備超細鈷粉的主要方法有高壓水霧法、氫還原法、γ射線輻照法、沉淀-熱分解法、多元醇還原法、電解法和微乳液法。

高壓水霧化法是一種物理方法，即將鈷塊放入感應熔煉爐中加熱熔化，然后使熔融金屬從漏嘴中流出，進入霧化裝置，在來自環孔噴嘴的高壓水流沖擊下，被擊碎成小金屬液滴并迅速冷凝，形成超細鈷粉。但此法生產的鈷粉粒度較粗(20-50μm)。

氫還原法，是先向鈷絡合物([Co(NH₃)₅])³⁺)溶液中通入二氧化碳，沉淀出CoCO₃粉末，再在高溫下用氫氣還原，可制得含氧量少于2％，粒度小于1μm、非著火性磁性超細鈷粉。但該法存在氨氮廢水的排放問題。

γ射線輻照法，是用γ射線輻照直接從水溶液中制備出超細金屬或金屬氧化物的方法。γ射線輻照水溶液可產生水合電子eaq-，水合電子十分活潑并具有很強的還原能力，在室溫下可以還原鈷離子。此法容易制得純凈的α-Co多晶超細粉末，平均粒徑為30nm。但該法設備投資大，成本較高。

沉淀-熱分解法，制備鈷粉所用的原料是高純的電解鈷片或鈷粒，經鹽酸溶解后，再用草酸或草酸銨溶液使CoCl₂溶液轉變為草酸鈷沉淀，然后在保護性氣氛下于500℃進行熱分解，可得到平均粒度為1-1.5μm的鈷粉。該法易于得到不規則的鈷粉，且草酸具有一定的毒性。

多元醇還原法，所用的多元醇既是溶劑又是還原劑。首先將含鈷前驅體(Co(OH)₂，CoC₂O₄，Co₃O₄，Co₂O₃)分散到多元醇中，前驅體與多元醇反應生成中間相，接著中間相溶解，然后，鈷被還原出來，得到鈷粉。但該法使用的多元醇成本較高，并且易于分解，難以大規模工業化生產。

電解法，是用電解鈷做陽極，不銹鋼水套做陰極，電解硫酸鈷溶液，溶液中加入膠體添加劑防止超細顆粒團聚，得到超細粉末。電解法一般用于制備普通的鈷粉，難以得到高純度的產品。

微乳液法是制備超細粉末和納米粉常用的方法。先將表面活性劑二乙基己基磺酸丁二酯鈉溶異辛烷中，再將CoCl2和NaBH4(硼氫化鈉)分別溶于此溶液中得到微乳液。將兩種微乳液混合，用丙酮和水作為凝絮劑使膠體凝聚，經過濾和洗滌后，在低溫下干燥就可得到超細鈷粉。這種方法生產的鈷粉粒徑都小于100nm。但該法成本較高。

此外，CN1686650專利公開了一種沉淀-還原制備納米鈷粉的方法，其提到采用NaOH或KOH做沉淀劑，但制得的中間產物Co(OH)₂呈膠體，并且在沉淀的過程中，易于帶入Na、K等雜質離子，需要消耗大量的水來洗滌。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種成本低、適宜于大規模生產、無廢水排出、產品純度高且粒度均勻的超細鈷粉制備方法。

為此，本發明采用以下的技術方案：

(a).原料準備：采用含鈷礦料為原料，經浸出凈化得到80-150g/L的鈷鹽溶液；

(b).噴霧：將上述鈷鹽溶液進行噴霧得到鈷鹽溶液的霧狀液滴；

(c).將噴霧形成的霧狀液滴，在空氣或氧氣氣氛下，置于500-750℃下進行10-40秒的脫水，緊接著在800-950℃高溫下進行20-80秒焙燒反應，然后是在700-850℃高溫下進行30-100秒晶形重整反應，得到球形的鈷的氧化物粉末，同時放出含水蒸氣、酸性氣體的尾氣；

(d).尾氣處理：將高溫焙燒過程中產生的尾氣，進行噴淋吸收處理得到酸，該酸可以回用于前面的浸出凈化過程，實現了循環利用；

(e).還原：將上述鈷的氧化物粉末，送入還原爐中，在400-550℃下進行連續熱還原得到超細球形鈷粉；

(f).鈍化和包裝：將還原后的超細鈷粉采用氮氣、氬氣或者二氧化碳等惰性氣體進行鈍化處理，然后采用真空包裝得到超細鈷粉成品。