專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大粒徑鈷粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種大粒徑鈷粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
鈷粉在冶金化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是生產(chǎn)電池電極、高硬度合金和金剛石工具、催化劑載體等冶金化工產(chǎn)品的重要原材料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)對(duì)鈷粉質(zhì)量的要求變得苛刻和多樣化，除對(duì)顆粒形貌的要求外，客戶(hù)越來(lái)越多地對(duì)鈷粉的粒度、氧含量和松裝密度等指標(biāo)提出專(zhuān)門(mén)和特殊的要求。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，粉末冶金、硬質(zhì)合金等行業(yè)用鈷粉一般向超細(xì)化方向發(fā)展，要求鈷粉粒徑FSSS < Ι.δμ ο但是目前常規(guī)方法生產(chǎn)的超細(xì)鈷粉，F(xiàn)SSS < 1.8ym, D50 < ΙΟμπι，而該D50粒徑的鈷粉雖有利于鈷粉在硬質(zhì)合金中分散等性能和提高硬質(zhì)合金性能，但高溫合 金等特殊合金不希望晶粒太細(xì)，而希望晶格略為粗大一些，以提高合金的抗疲勞強(qiáng)度、抗蠕變等性能。因此，開(kāi)發(fā)出D50粒徑相對(duì)較大的鈷粉具有十分重要的意義?，F(xiàn)有生產(chǎn)D50粒徑< 10 μ m的鈷粉一般采用碳酸鈷前驅(qū)體或是采用草酸鉆前驅(qū)體。但是，不管采用現(xiàn)有的碳酸鈷前驅(qū)體或是采用草酸鈷前驅(qū)體來(lái)生成鈷粉，得到的鈷粉的D50粒徑< 10 μ m。均無(wú)法生產(chǎn)出D50粒徑相對(duì)較大的鈷粉。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鈷粉D50粒徑相對(duì)較大的大粒徑鈷粉制備方法。以及，一種由上述大粒徑鈷粉制備方法獲得的大粒徑鈷粉。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種大粒徑鈷粉制備方法，包括如下步驟提供反應(yīng)底液，所述反應(yīng)底液為65 75°C水或水中添加有草酸鈷晶體的固液混合物；向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和鈷鹽溶液，在75 95°C下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60 μ m時(shí),停止反應(yīng)并進(jìn)行陳化處理；將經(jīng)陳化處理的所述草酸鈷進(jìn)行固液分離，干燥破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體；將所述草酸鈷前驅(qū)體還原，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。以及，一種由上述大粒徑鈷粉制備方法制備獲得的大粒徑鈷粉。本發(fā)明大粒徑鈷粉制備方法通過(guò)對(duì)反應(yīng)物的選擇和對(duì)溫度和反應(yīng)結(jié)束條件的控制，獲得草酸鈷前驅(qū)體草酸鈷粒徑大、純度高、分散性好。用該大粒徑鈷粉制備方法獲得的鈷粉純度高，粒徑均勻，D50粒徑相對(duì)較大，D50粒徑為20 30 μ m，滿(mǎn)足了工業(yè)中對(duì)鈷粉多樣化的需求，且該鈷粉制備方法工藝簡(jiǎn)單，易控，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖I為本發(fā)明大粒徑鈷粉制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供一種工藝簡(jiǎn)單，易控，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)的，鈷粉D50粒徑相對(duì)較大的大粒徑鈷粉制備方法，包括如下步驟SI :提供反應(yīng)底液，所述反應(yīng)底液為65 75°C水或水中添加有草酸鈷晶體的固液混合物；
S2 :向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和鈷鹽溶液，在75 95°C下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60 μ m時(shí),停止反應(yīng)并進(jìn)行陳化處理；S3 :將經(jīng)陳化處理的所述草酸鈷進(jìn)行固液分離，干燥，破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體；S4 :將草酸鈷前驅(qū)體還原，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。這樣，上述大粒徑鈷粉制備方法通過(guò)對(duì)反應(yīng)物的選擇和對(duì)溫度和反應(yīng)結(jié)束條件的控制，獲得草酸鈷前驅(qū)體草酸鈷粒徑大、分散性好。另外草酸鈷粒徑大，其比表面積越小，使得草酸鈷吸附水和雜質(zhì)顯著降低，降低草酸鈷中的吸附水，使得草酸鈷在后續(xù)的干燥和還原過(guò)程中具有良好的分散性；降低雜質(zhì)使得草酸鈷的純度高。用該大粒徑鈷粉制備方法獲得的鈷粉純度高，粒徑均勻，D50粒徑相對(duì)較大，D50粒徑為20 30 μ m，滿(mǎn)足了工業(yè)中對(duì)鈷粉多樣化的需求，如滿(mǎn)足高溫合金等特殊合金用鈷粉的要求，且該大粒徑鈷粉制備方法工藝簡(jiǎn)單，易控，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。具體地，上述大粒徑鈷粉制備方法的步驟SI中，當(dāng)反應(yīng)底液為添加有草酸鈷晶體的固液混合物時(shí)，其配制方法優(yōu)選為在65 75°C的水中添加草酸鈷晶體，其中，草酸鈷晶體的質(zhì)量百分含量為20 50%。該濃度的草酸鈷晶體作為草酸鈷晶種，更有利于步驟S2中草酸鈷沉淀的生成。當(dāng)選用水時(shí)，優(yōu)選將水加熱至溫度65 75°C，為了降低雜質(zhì)的參入，水優(yōu)選為蒸餾水。上述大粒徑鈷粉制備方法的步驟S2中，草酸銨和鈷鹽的摩爾比優(yōu)選為I : O. 5
O.8。該優(yōu)選比例，使得草酸銨和鈷鹽完全反應(yīng)，不至于導(dǎo)致其中某一組分過(guò)于過(guò)量，更有利于草酸鈷沉淀的生成以及降低該草酸鈷沉淀的生產(chǎn)成本。該鈷鹽優(yōu)選為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷中的至少一種。該鈷鹽溶液的濃度優(yōu)選為50 120g/L。該步驟S2中，加入草酸銨和鈷鹽溶液后反應(yīng)底液的pH值優(yōu)選調(diào)節(jié)為O. 5 I. O。該優(yōu)選的PH值，為草酸鈷沉淀的生成提供一個(gè)有利的酸性反應(yīng)條件，該酸性反應(yīng)條件與反應(yīng)溫度和結(jié)束反應(yīng)的條件一起，進(jìn)一步提聞了草酸鉆沉淀的生成和草酸鉆沉淀晶體的生長(zhǎng)，降低雜質(zhì)和水分含量。該步驟S2中，陳化處理有利于草酸鈷沉淀晶體的生長(zhǎng)。該陳化處理的溫度優(yōu)選為60 90°C，時(shí)間優(yōu)選為I 4小時(shí)。該優(yōu)選工藝條件的陳化處理，更有利于草酸鈷沉淀晶體的生長(zhǎng)。該步驟S2中，草酸銨優(yōu)選采用下述方法制備將草酸溶解水中，過(guò)濾，配制成濃度為100 200g/L草酸溶液，向草酸溶液中加入液氨，并調(diào)pH值為I. O 4. 5，再將草酸溶液加熱至75 95°C,配成草酸銨。該步驟S2中，反應(yīng)底液為添加有草酸鈷晶體的固液混合物時(shí)，當(dāng)向該反應(yīng)底液中加入草酸銨和鈷鹽溶液后，在生成草酸鈷沉淀的過(guò)程，該草酸鈷沉淀能在作為晶種的草酸鈷晶體表面上生長(zhǎng)，這樣，更有利于草酸鈷沉淀的生成，并獲得相對(duì)較大的草酸鈷沉淀晶體，進(jìn)一步縮短反應(yīng)的時(shí)間，從而提高了生成效率和降低了能耗。該步驟S2中，草酸鈷的D50粒徑的測(cè)定可以采用在線檢測(cè)，已達(dá)到及時(shí)監(jiān)控草酸鈷的粒徑的變化。上述大粒徑鈷粉制備方法的步驟S3中，固液分離的方式優(yōu)選采用板框壓濾機(jī)過(guò)濾的方式。干燥優(yōu)選采用閃蒸干燥機(jī)干燥并進(jìn)行破碎，或優(yōu)選采用烘箱在150°C下烘10小時(shí)破碎。破碎后得到的得到草酸鈷前驅(qū)體的D50> 50 μ m。在干燥處理之前，還可以對(duì)固液分離所得到的固體進(jìn)行洗滌，洗滌的方式優(yōu)選采用70°C以上的熱純水進(jìn)行洗滌，直至最后 的洗滌水的PH值達(dá)到7. O左右為止，洗滌的目的是出去固體所粘附雜質(zhì)，已達(dá)到純化草酸鈷前驅(qū)體的目的。上述大粒徑鈷粉制備方法的步驟S4中，對(duì)草酸鈷前驅(qū)體還原的溫度優(yōu)選為400 500°C,時(shí)間優(yōu)選為I 4小時(shí),還原的氣體優(yōu)選為氫氮混合氣體。在該氫氮混合氣體中，氫氣與氮?dú)獾捏w積比優(yōu)選為I : O. I O. 3，該優(yōu)選的還原條件，能夠更加有效的將草酸鈷還原成鈷粉，并縮短還原時(shí)間，降低能耗。本步驟的破碎可采用如渦輪破碎或剪切破碎的方式。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種大粒徑鈷粉，該大粒徑鈷粉由上述大粒徑鈷粉制備方法制備獲得。該大粒徑鈷粉的FSSS優(yōu)選為大于或等于I. O μ m，小于或等于I. 8 μ m ;其D50優(yōu)選為20 30 μ m。該大粒徑鈷粉粒徑均勻，雜質(zhì)少，純度高，粒徑相對(duì)較大，滿(mǎn)足了工業(yè)中對(duì)鈷粉多樣化的需求，如滿(mǎn)足高溫合金等特殊合金用鈷粉的要求。以下通過(guò)多個(gè)實(shí)施例來(lái)舉例說(shuō)明大粒徑鈷粉制備方法，以及大粒徑鈷粉性能等方面。實(shí)施例I一種大粒徑鈷粉，其制備方法如下(I):配制含有草酸鈷晶體的反應(yīng)底液在65°C的水中添加草酸鈷晶體，草酸鈷晶體的質(zhì)量百分含量為50% ；(2):向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和氯化鈷的鈷鹽溶液，在75°C下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60 μ m時(shí),停止反應(yīng)并在70°C進(jìn)行陳化處理I小時(shí)；其中，草酸銨和氯化鈷鹽的重量比為O. 3 1，ρΗ值控制為O. 8±0. I ;(3):將經(jīng)陳化處理的草酸鈷進(jìn)行板框壓濾機(jī)過(guò)濾，閃蒸干燥機(jī)干燥，破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體；該草酸鈷前驅(qū)體D50為60 μ m ;(4):將草酸鈷前驅(qū)體在400°C還原4小時(shí)，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。本實(shí)施例I制備的大粒徑鈷粉的FSSS為I. 5 μ m，該大粒徑鈷粉的D50為20. O μ m。實(shí)施例2一種大粒徑鈷粉，其制備方法如下(I):提供反應(yīng)底液,該反應(yīng)底液為75°C水；
(2):草酸銨制備方法將草酸溶解水中，過(guò)濾，配制成濃度為200g/L草酸溶液，向草酸溶液中加入液氨，并pH值I. 0，再將草酸溶液加熱至95°C，配成草酸銨；(3):向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和醋酸鈷的鈷鹽溶液，在85°C下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60 μ m時(shí),停止反應(yīng)并在85°C進(jìn)行陳化處理4小時(shí)；其中，草酸銨和醋酸鈷鹽的摩爾比為I : 0.6，？!1值控制為0.6±0.1;(4):將經(jīng)陳化處理的草酸鈷進(jìn)行板框壓濾機(jī)過(guò)濾，并用70°C的熱純水洗滌，洗滌至洗水PH值7. 0，再用烘箱在150°C烘10小時(shí)干燥、破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體；該草酸鈷前驅(qū)體D50為90 μ m ;(5):將草酸鈷前驅(qū)體在500°C還原I小時(shí)，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。

本實(shí)施例2制備的大粒徑鈷粉的FSSS為I. 6 μ m，其D50為25 μ m。實(shí)施例3一種大粒徑鈷粉，其制備方法如下(I):配制含有草酸鈷晶體的反應(yīng)底液在70°C的水中添加草酸鈷晶體，草酸鈷晶體的質(zhì)量百分含量為30% ；(2):草酸銨制備方法將草酸溶解水中，過(guò)濾，配制成濃度為150g/L草酸溶液，向草酸溶液中加入液氨，并將PH值調(diào)至I. 0，再將草酸溶液加熱至85°C，配成草酸銨；(3):向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和硫酸鈷的鈷鹽溶液，在90°C下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60 μ m時(shí),停止反應(yīng)并在85°C進(jìn)行陳化處理3小時(shí)；其中，草酸銨和硫酸鈷鹽的重量比為O. 2 1，ρΗ值控制為O. 9±0. I ;(4):將經(jīng)陳化處理的草酸鈷進(jìn)行板框壓濾機(jī)過(guò)濾，并用80°C的熱純水洗滌，洗滌至洗水PH值7. 0，再用烘箱在150°C烘10小時(shí)干燥、破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體；該草酸鈷前驅(qū)體D50為75 μ m ;(5):將草酸鈷前驅(qū)體在450°C還原2小時(shí)，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。本實(shí)施例3制備的大粒徑鈷粉的FSSS為I. 3 μ m，其D50為26. I μ m。由上述實(shí)施例I至實(shí)施例3可知，本發(fā)明實(shí)施例大粒徑鈷粉制備方法工藝簡(jiǎn)單，易控，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。該大粒徑鈷粉制備方法通過(guò)對(duì)反應(yīng)物的選擇和對(duì)溫度和反應(yīng)結(jié)束條件的控制，獲得草酸鈷前驅(qū)體草酸鈷粒徑大、純度高、分散性好。用該大粒徑鈷粉制備方法獲得的鈷粉純度高，粒徑均勻，D50粒徑相對(duì)較大，D50粒徑為20 30 μ m，滿(mǎn)足了工業(yè)中對(duì)鈷粉多樣化的需求。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大粒徑鈷粉制備方法，包括如下步驟 提供反應(yīng)底液，所述反應(yīng)底液為65 75°C水或水中添加有草酸鈷晶體的固液混合物； 向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和鈷鹽溶液，在75 95°C下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60 μ m時(shí)，停止反應(yīng)并進(jìn)行陳化處理； 將經(jīng)陳化處理的所述草酸鈷進(jìn)行固液分離，干燥，破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體； 將所述草酸鈷前驅(qū)體還原，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述草酸銨和鈷鹽的摩爾比為1 : O. 5 O. 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述生成草酸鈷沉淀反應(yīng)步驟中，加入草酸銨和鈷鹽溶液后反應(yīng)底液的PH值調(diào)節(jié)為O. 5 1. O。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述添加有草酸鈷晶體的固液混合物中，所述草酸鈷晶體的質(zhì)量百分含量為20 50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷中的至少一種；所述鈷鹽溶液的濃度為50 120g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述陳化處理的溫度為.60 90°C，時(shí)間為1 4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述還原的溫度為.400 500°C，時(shí)間為1 4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大粒徑鈷粉制備方法，其特征在于所述草酸銨方法制備將草酸溶解水中，過(guò)濾，配制成濃度為100 200g/L草酸溶液，再將草酸溶液加熱至75 .950C，然后向草酸溶液中加入液氨，并調(diào)pH值為1. O 4. 5，配成草酸銨。
9.一種大粒徑鈷粉，其特征在于所述大粒徑鈷粉由上述權(quán)利要求I至8任一所述大粒徑鈷粉制備方法制備獲得。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大粒徑鈷粉，其特征在于所述大粒徑鈷粉的FSSS為大于或等于1. O μ m,小于或等于I. 8 μ m ;所述大粒徑鈷粉的D50為20 30 μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大粒徑鈷粉及其制備方法。該大粒徑鈷粉制備方法包括如下步驟提供反應(yīng)底液；向所述反應(yīng)底液中加入草酸銨和鈷鹽溶液，在75～95℃下進(jìn)行反應(yīng)，生成草酸鈷沉淀，待所述草酸鈷的D50粒徑達(dá)到60μm時(shí)，停止反應(yīng)并進(jìn)行陳化處理；將經(jīng)陳化處理的所述草酸鈷進(jìn)行固液分離，干燥，破碎，得到草酸鈷前驅(qū)體；將所述草酸鈷前驅(qū)體還原，破碎，得到所述大粒徑鈷粉。該大粒徑鈷粉制備方法工藝簡(jiǎn)單，易控，成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。用該大粒徑鈷粉制備方法獲得的鈷粉純度高，分散性好，粒徑均勻，D50粒徑相對(duì)較大，D50粒徑為20～30μm，滿(mǎn)足了工業(yè)中對(duì)鈷粉多樣化的需求。
文檔編號(hào)B22F1/00GK102886525SQ201110212720
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者蘇陶貴, 劉文澤, 李友福, 何顯達(dá), 譚翠麗, 王勤, 吳兵 申請(qǐng)人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司, 荊門(mén)市格林美新材料有限公司