一种高密度碳酸钴制备方法与流程

1.本发明属于碳酸钴生产技术领域，具体地，涉及一种高密度碳酸钴制备方法。

背景技术：

2.金属钴粉作为硬质合金的粘结金属，是硬质合金生产中的重要原料之一。碳酸钴作为氧化钴、钴粉、陶瓷添加剂、有机钴化合物等产品的重要前驱体，其纯度决定了下游产品的性能。采用碳酸钠和尿素沉淀制备的产品主要以碱式碳酸钴形式存在，产品杂质含量高，形貌与粒度难以控制，最终影响产品性能。而碳酸氢铵沉淀制备产物主要以碳酸钴形式存在，且粒度分布均匀，杂质含量低。
3.在湿式沉淀中控制粉末粒度分布主要的手段有两种：(1)加入添加剂，可以是一定粒度形貌的晶种，也可以是大分子有机物，添加剂的作用在于改变粒子成核生长的历程；(2)控制反应条件从而控制沉淀反应中的成核过程与生长过程。要达到这个目的需要选择合适的沉淀体系，确保整个化学反应体系中在时间和空间上均匀地成核与生长。
4.现有技术中，采用碳酸钠和尿素沉淀制备的产品主要以碱式碳酸钴形式存在，产品杂质含量高，形貌与粒度难以控制，最终影响产品性能。而以氯化钴溶液为钴源，碳酸氢铵为沉淀剂制备产物主要以碳酸钴形式存在，且粒度分布均匀，杂质含量低。但是所得碳酸钴密度低，无法满足高密度需求。

技术实现要素：

5.本发明涉及一种高密度碳酸钴制备方法，属于碳酸钴生产技术领域。本发明以碳酸氢铵溶液雾化后的微滴为沉淀剂，雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化，与氯化钴反应，经过搅拌、加热和保温，再经过水洗、过滤和干燥制得碳酸钴，本发明制得的碳酸钴经检测具有高松装密度和振实密度；本发明所提供的制作方法中反应器内的碳酸钴沉淀生成过程24h连续或者间歇地运行，实现连续或间歇的生产，反应器利用率高，更加节能。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种高密度碳酸钴制备方法，制备方法包含如下步骤：
8.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，溶解完全后过滤备用；
9.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，溶解完全后过滤备用；
10.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热；
11.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中；
12.(5)在注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
13.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h连续或者间歇地注入反应器，碳酸钴沉淀反应连续或间歇地进行；
14.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐
后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，搅拌、保温后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
15.作为本发明的一种优选方案，步骤(1)中所述氯化钴溶液的浓度为150g/l；
16.作为本发明的一种优选方案，步骤(2)中所述碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l；
17.作为本发明的一种优选方案，步骤(3)中所述加热反应底液的温度为30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
18.作为本发明的一种优选方案，步骤(3)中所述蒸馏水的量为反应器额定容积的5％-50％；
19.作为本发明的一种优选方案，步骤(4)中所述氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的0.1-8倍；
20.作为本发明的一种优选方案，步骤(5)中所述雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：1-1：3；
21.作为本发明的一种优选方案，步骤(7)中所述含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐的量要控制在使反应器液面维持在反应器额定容量的30％-100％；
22.作为本发明的一种优选方案，步骤(7)中所述搅拌的速度为300r/mi n-400r/m i n；
23.作为本发明的一种优选方案，步骤(7)中所述保温的温度为30℃，保温时长为90-120m i n。
24.本发明的有益效果：
25.1.本发明以碳酸氢铵溶液雾化后的微滴为沉淀剂，与氯化钴反应制得高密度的碳酸钴；
26.2.本发明所提供的制作方法中反应器内的碳酸钴沉淀生成过程24h连续或者间歇地运行，实现连续或间歇的生产，反应器利用率高，更加节能。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.间歇式
30.一种高密度碳酸钴制备方法，包含如下步骤：
31.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，氯化钴溶液的浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；
32.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l，溶解完全后过滤备用；
33.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热至30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
34.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中，蒸馏水的量为反应器额定容积的5％，氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的0.1倍；
35.(5)注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液，雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：1；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
36.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h间歇地注入反应器，碳酸钴沉淀反应间歇地进行；
37.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，使反应器液面维持在反应器额定容量的30％；以300r/mi n速度搅拌、在30℃保温90mi n后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
38.实施例2
39.间歇式
40.一种高密度碳酸钴制备方法，包含如下步骤：
41.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，氯化钴溶液的浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；
42.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l，溶解完全后过滤备用；
43.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热至30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
44.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中，氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的4倍；
45.(5)注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液，雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：2；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
46.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h间歇地注入反应器，碳酸钴沉淀反应间歇地进行；
47.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，使反应器液面维持在反应器额定容量的65％；以350r/mi n速度搅拌、在30℃保温105mi n后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
48.实施例3
49.间歇式
50.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，氯化钴溶液的浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；
51.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l，溶解完全后过滤备用；
52.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热至30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
53.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中，氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的8倍；
54.(5)注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液，雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：3；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
55.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h间歇地注入反应器，碳酸钴沉淀反应间歇地进行；
56.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，使反应器液面维持在反应器额定容量的100％；以400r/mi n速度搅拌、在30℃保温120mi n后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
57.实施例4
58.连续式
59.一种高密度碳酸钴制备方法，包含如下步骤：
60.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，氯化钴溶液的浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；
61.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l，溶解完全后过滤备用；
62.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热至30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
63.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中，蒸馏水的量为反应器额定容积的5％，氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的0.1倍；
64.(5)注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液，雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：1；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
65.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h连续地注入反应器，碳酸钴沉淀反应连续地进行；
66.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，使反应器液面维持在反应器额定容量的30％；以300r/mi n速度搅拌、在30℃保温90mi n后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
67.实施例5
68.连续式
69.一种高密度碳酸钴制备方法，包含如下步骤：
70.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，氯化钴溶液的浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；
71.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l，溶解完全后过滤备用；
72.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热至30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
73.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中，氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的4倍；
74.(5)注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液，雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：2；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
75.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h连续地注入反应器，碳酸钴沉淀反应连续地进行；
76.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，使反应器液面维持在反应器额定容量的65％；以350r/mi n速度搅拌、在30℃保温105mi n后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
77.实施例6
78.连续式
79.(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，氯化钴溶液的浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；
80.(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l，溶解完全后过滤备用；
81.(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热至30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化；
82.(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中，氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的8倍；
83.(5)注入氯化钴溶液开始前30mi n，开始加入雾化碳酸氢铵溶液，雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：3；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；
84.(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h连续地注入反应器，碳酸钴沉淀反应连续地进行；
85.(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，使反应器液面维持在反应器额定容量的100％；以400r/mi n速度搅拌、在30℃保温120mi n后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。
86.对比例1
87.反加沉淀法制备碳酸钴
88.将氯化钴和碳酸氢铵用去离子水分别溶解成不同浓度的溶液，碳酸氢铵溶液浓度为190g/l，氯化钴溶液浓度为150g/l，溶解完全后过滤备用；将碳酸氢铵溶液泵入反应器中，然后加热至30℃保温，开启搅拌，搅拌速度为300r/m i n；将氯化钴溶液以2滴/s的速率滴加至碳酸氢铵溶液中，至终点ph＝7.0
±
0.1时停止，升温至60℃保温陈化100m i n，将浆
料过滤、洗涤3次并烘干即可得到碳酸钴产品。
89.分别对实施例1-6和对比例1制得的碳酸钴进行如下检测：
90.试验例1
91.对实施例1-6和对比例1制得的碳酸钴进行松装密度和振实密度，检测结果详见表1；
92.表1
93.检测样松装密度/(g/cm3)振实密度/(g/cm3)实施例11.121.56实施例21.181.62实施例31.231.66实施例41.261.69实施例51.301.74实施例61.321.79对比例10.981.33
94.由表1可得，相对于对比例1，本发明以碳酸氢铵溶液雾化后的微滴为沉淀剂，与氯化钴反应制得高松装密度和高振实密度的碳酸钴，实施例1-3与实施例4-6相比，连续式反应器制得的碳酸钴密度更优，能够用于陶瓷工业着剂、有机工业催化剂、锂离子电池正极材料及前驱体、硬质合金行业前驱体等领域。
95.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
96.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，所述制备方法包含如下步骤：(1)配制氯化钴溶液：将氯化钴用去离子水溶解成溶液，溶解完全后过滤备用；(2)配制碳酸氢铵溶液：将碳酸氢铵用去离子水溶解成溶液，溶解完全后过滤备用；(3)在反应器中加入蒸馏水做反应底液，把反应底液加热；(4)把配制好的氯化钴溶液注射到反应器中；(5)在注入氯化钴溶液开始前30min，开始加入雾化碳酸氢铵溶液；雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化；(6)反应开始后，氯化钴溶液和雾化碳酸氢铵溶液24h连续或者间歇地注入反应器，碳酸钴沉淀反应连续或间歇地进行；(7)在反应器后端设置具有搅拌、加热和保温功能的中间罐调节反应进程，中间罐后端设置冷却和水洗罐，冷却和水洗罐后端设置过滤器，含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐，搅拌、保温后，排入冷却和水洗罐，然后排入过滤器进行过滤，最后干燥，制得一种高密度碳酸钴。2.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氯化钴溶液的浓度为150g/l。3.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述碳酸氢铵溶液的浓度为190g/l。4.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述加热反应底液的温度为30℃，并维持反应器温度在25-35℃之内变化。5.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述蒸馏水的量为反应器额定容积的5％-50％。6.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述氯化钴溶液注射速度控制在每小时注入总量为反应器底液总量的0.1-8倍。7.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述雾化碳酸氢铵溶液的加入量按照氯化钴：雾化碳酸氢铵质量比为1：1-1：3。8.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(7)中所述含碳酸钴颗粒的液体被排入中间罐的量要控制在使反应器液面维持在反应器额定容量的30％-100％。9.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(7)中所述搅拌的速度为300r/min-400r/min。10.根据权利要求1所述的一种高密度碳酸钴制备方法，其特征在于，步骤(7)中所述保温的温度为30℃，保温时长为90-120min。

技术总结

本发明涉及一种高密度碳酸钴制备方法，属于碳酸钴生产技术领域。本发明以碳酸氢铵溶液雾化后的微滴为沉淀剂，雾化后液滴颗粒的直径在1μm至3mm之间变化，与氯化钴反应，经过搅拌、加热和保温，再经过水洗、过滤和干燥制得碳酸钴，本发明制得的碳酸钴经检测具有高松装密度和振实密度；本发明所提供的制作方法中反应器内的碳酸钴沉淀生成过程24h连续或者间歇地运行，实现连续或间歇的生产，反应器利用率高，更加节能。更加节能。