[發明專利]一種超細鈷粉的制備方法

有效

• 申請號: 201610864339.5
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106270554B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 曹蓓蓓
• 申請（專利權）人: 廣州凱耀資產管理有限公司
• 主分類號: B22F9/30
• 分類號: B22F9/30;B22F1/00
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 張清彥

技術領域

本發明涉及一種功能材料的生產方法，尤其是一種超細鈷粉的制備方法。

背景技術

鈷是一種重要的戰略金屬，超細鈷粉及其氧化物粉體是生產電池電極、硬質合金、磁性合金、金剛石工具、催化劑載體等產品的重要原材料，在冶金、化工、材料、能源等領域有著廣泛的應用。超細鈷粉及其氧化物粉體一般是通過含碳元素酸根的鈷鹽作為重要前驅體，再進一步煅燒制備而成，這些前驅體包括草酸鈷、碳酸鈷等。

其中，草酸鈷的傳統工業化生產方法，是采用(NH₄)₂C₂O₄和CoCl₂為原料，通過溶液混合及沉淀方法來制備。傳統生產方法的沉淀反應在酸性環境中完成，維持反應環境的pH在2左右。該工藝雖然成熟穩定，但是仍存在較多問題亟需解決。

首先是固液分離及洗滌的問題。通過沉淀反應生成的草酸鈷粉體，需從溶液中分離出來，并洗滌除去粉體表面吸附夾帶的雜質離子，進一步提高草酸鈷粉體的純度。通常采用的重力沉降法等待時間長，效率低下；而板框過濾法對草酸鈷粉體的截留效果差，反應溶液和洗滌液帶走大量粉體，且由于是濾餅層過濾，粉體粒徑越小，濾餅層就越致密，洗滌效果越差。

另外，傳統生產方法中，分離洗滌后的草酸鈷粉體直接采用烘箱干燥，此時粉體含水量較高，需消耗較多電能，增加成本。

中國發明專利CN1118316C公開了一種無機陶瓷膜集成技術分離洗滌超細粉體，通過加壓的方式，使含固料液在無機陶瓷膜管內錯流過濾，并不斷加入洗滌液洗去超細粉體中的雜質，該方法可以連續操作、效率更高。但是仍存在一些問題，如較高的運行壓力導致運行成本偏高；無機陶瓷膜設備存在較大的死體積，容易導致部分洗滌完成的粉體無法完全排出，降低產品收率；濕法沉淀后的超細粉體需先轉移到膜設備內部，才可進行過濾洗滌，轉移過程中容易造成超細粉體的損失和無法規避的雜質的引入。

發明內容

本發明所要解決的問題是克服現有技術存在的不足，提供一種超細鈷粉的制備方法。

本發明采用中空纖維膜組件浸入反應池溶液中，以抽吸方式分離沉淀物和溶液，該方式所需壓力較低，降低了生產成本，同時，采用抽吸方式進行分離無需轉移含固料液，減少物料損失并避免雜質引入；所抽出的反應池溶液還含有一定量的草酸根或者鈷離子，故對其進行收集，可回用于沉淀反應，即在下一批次生產時，與原料液一同投入反應池中，繼續沉淀有價值的離子。

本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，反應池內溶液抽干后加水進行洗滌，這里所述的抽干并非指純粹地不含水，而是指反應池內肉眼觀察基本不含溶液即可；由于接下來還需加水進行洗滌，所以沒有必要抽得非常干。

本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，對于沉淀物中夾雜的雜質離子，采用加水后抽吸的方式進行洗滌，在外力擾動作用下，水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子作為透析液被抽出，達到凈化沉淀物的效果。

本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，中空纖維膜組件表面沉積的超細粉體，可以用壓縮空氣吹掃落入反應池中，或者用壓縮氣體對組件進行反沖，使超細粉體迅速脫離表面，十分容易恢復通量，無需使用大量的設備沖洗水。

本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，在烘干步驟之前，采用玻璃陽光房進行預干燥，大大降低草酸鈷粉體的含水量，減少烘干過程中的電耗。

具體方案如下：

一種超細鈷粉的制備方法，包括以下步驟：

(1)分別稱取可溶性草酸鹽和可溶性鈷鹽，加水獲得草酸鹽溶液和鈷鹽溶液；

(2)向反應池中加入步驟(1)中獲得的草酸鹽溶液和鈷鹽溶液，恒溫攪拌發生沉淀反應；

(3)將中空纖維膜組件放入反應池液面以下，采用抽吸的方式，將反應池內溶液抽出，反應池內的沉淀物被中空纖維膜組件截留，分布在中空纖維膜組件外表面或留在反應池底，收集所抽出的反應池溶液，作為下一次生產時反應池的底液，循環使用；

(4)反應池內溶液抽干后，向反應池加水并沒過中空纖維膜組件，反復抽吸4-10次，水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子作為透析液被抽出；

(5)將洗滌完畢的沉淀物轉至玻璃陽光房，經晾曬除去水分后進行烘干，獲得草酸鈷粉體；

(6)將步驟(5)中獲得的草酸鈷粉體在惰性氣體的保護氛圍下高溫煅燒，獲得超細鈷粉。

進一步的，所述的步驟(1)中可溶性草酸鹽為草酸鉀、草酸銨中的一種。

進一步的，所述的步驟(1)中可溶性鈷鹽為氯化鈷、乙酸鈷、硝酸鈷、硫酸鈷中的一種。