专利名称：一种连续化生产电池用四氧化三钴的制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属氧化物的制备领域，具体为一种用含钴物料连续化合成碳酸钴，以及在氧化气氛中连续焙烧分解制备四氧化三钴的工艺。
背景技术：
钴作为重要战略金属，其在工业和军事领域应用日益广泛。上世纪九十年代以来，充电电池行业，特别是锂离子电池、镍氢电池行业钴消费的快速增长，目前已成为钴的最大消费领域。四氧化三钴是生产锂离子电池正极材料钴酸锂、镍钴锰酸锂的最主要原料之一， 其对四氧化三钴有严格的化学成份要求外，对颗粒形貌、粒度组成与分布、松装密度、物料的流动性等物理指标也有特殊的要求，特别是对前后物料的稳定性、一致性要求很高。四氧化三钴产品的物理性能指标与其前驱体碳酸钴有很大的影响。现有技术中对制备前驱体碳酸钴中的各种操作条件控制论述较多，但对于连续化制备过程、连续化煅烧涉及很少。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种连续化生产电池用四氧化三钴的制备工艺，以解决上述背景技术中的缺点。本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现
一种连续化生产电池用四氧化三钴的制备工艺，以钴矿石为原料，经过硫酸浸出、氧化除铁、萃取除杂、镍钴镁分离，得到的钴溶液，采用沉淀剂沉淀法制备碳酸钴前驱体，再经高温煅烧对前驱体进行热分解，最终得到电池用四氧化三钴。具体制备过程步骤如下
(1)钴溶液的制备以钴矿石为原料，经过硫酸浸出、氧化除铁、萃取除杂、钴镍镁分离，得到含钴100-140g/l的钴溶液；
(2)沉淀剂的配制选用合格的碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸铵中的一种，用水溶解，配制成浓度为100-300g/l的沉淀剂溶液；
(3)碳酸锂合成将钴溶液和沉淀剂溶液，用并流加料法连续加入反应釜，加料速度钴溶液lm3/h左右，控制合成反应温度为35-65°C，溶液反应pH值6. 0-8. O,搅拌速度为300-1000rpm，碳酸钴产品连续不断地从一定高度的溢流口排出进入陈化槽；
(4)陈化上步骤的碳酸钴浆料在陈化槽中进行陈化，陈化温度30-60°C，陈化时间2-12小时，搅拌速度为300-800rpm ；
(5)过滤洗涤经过陈化后的碳酸钴浆料，送离心机过滤，经过滤后的固体碳酸钴，用60V 80°C的去离子水反复洗涤，直至洗水ph值< 7. 5，停止洗涤；
(6)煅烧离心后的湿碳酸钴连续送入回转炉煅烧，回转炉煅烧温度控制650 900°C，煅烧过程控制氧化气氛，经热分解得到含钴72. 6 73. 6%，松装密度O. 8 I. 2g/cm3，激光粒度(D50) 5 20um四氧化三钴产品；(7)后处理对过滤产生的母液送综合回收和处理，废水经检测合格后排放。在本发明工艺中，直接利用净化后钴溶液合成碳酸钴，溶液钴浓度高，提高了设备单产能力，减少母液水排出量和废水处理量，有利于降低成本。在本发明工艺中，采用连续进料、连续出料的合成碳酸钴方式，可以避免单槽合成中的诸多缺点，可以做到工艺指标控制精确，合成的碳酸钴颗粒形貌、粒度组成与分布、松装密度等物理性能指标优越；产品的物理性能指标稳定性、均一性非常良好；可以实现自动化控制，降低劳动强度，提高劳动效率。 在本发明工艺中，采用连续进料、连续出料的回转炉煅烧方式，烧出的四氧化三钴煅烧均匀、钴含量稳定、流动性好；煅烧时间减少，降低了能源的消耗；可以不用经过粉碎，直接筛分、混料后即可得到电池用四氧化三钴产品。有益效果本发明采用连续化合成碳酸钴，连续化焙烧分解四氧化三钴的工艺，生产过程中的工艺指标易控制，可以实现自动化生产，有利于降低劳动强度，提高劳动效率，降低成本，生产出的产品纯度高、物理性能指标优异并且稳定性、一致性很好。
图I为本发明中四氧化三钴产品的扫描电镜照片。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明的工艺进行进一步的阐述。一种连续化生产电池用四氧化三钴的制备工艺，通过以下步骤来实现四氧化三钴的生产
(1)钴溶液的制备以钴矿石为原料，经过硫酸浸出、氧化除铁、萃取除杂、钴镍镁分离，得到含钴100-140g/l的钴溶液；
(2)沉淀剂的配制选用合格的碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸铵中的一种，用水溶解，配制成浓度为100-300g/l的沉淀剂溶液；
(3)碳酸锂合成将钴溶液和沉淀剂溶液，用并流加料法连续加入反应釜，加料速度钴溶液lm3/h左右，控制合成反应温度为35-65 °C，溶液反应pH值6. 0-8. O,搅拌速度为300-1000rpm，碳酸钴产品连续不断地从一定高度的溢流口排出进入陈化槽；
(4)陈化上步骤的碳酸钴浆料在陈化槽中进行陈化，陈化温度30-60°C，陈化时间2-12小时，搅拌速度为300-800rpm ；
(5)过滤洗涤经过陈化后的碳酸钴浆料，送离心机过滤，经过滤后的固体碳酸钴，用60V 80°C的去离子水反复洗涤，直至洗水ph值< 7. 5，停止洗涤；
(6)煅烧离心后的湿碳酸钴连续送入回转炉煅烧，回转炉煅烧温度控制650 900°C，煅烧过程控制氧化气氛，经热分解得到含钴72. 6 73. 6%，松装密度O. 8 I. 2g/cm3，激光粒度(D50) 5 20um四氧化三钴产品；
(7)后处理对过滤产生的母液送综合回收和处理，废水经检测合格后排放。在上述步骤中，对本发明的碳酸钴进行检测，报告如下
权利要求
1.一种连续化生产电池用四氧化三钴的制备エ艺，其特征在于，通过以下步骤来实现四氧化ニ钴的生广 (1)钴溶液的制备以钴矿石为原料，经过硫酸浸出、氧化除铁、萃取除杂、钴镍镁分离，得到含钴100-140g/l的钴溶液； (2)沉淀剂的配制选用合格的碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸铵中的ー种，用水溶解，配制成浓度为100-300g/l的沉淀剂溶液； (3)碳酸锂合成将钴溶液和沉淀剂溶液，用并流加料法连续加入反应釜，加料速度钴溶液lm3/h左右，控制合成反应温度为35-65°C，溶液反应pH值6. 0-8. 0，搅拌速度为300-1000rpm，碳酸钴产品连续不断地从一定高度的溢流ロ排出进入陈化槽； (4)陈化上步骤的碳酸钴浆料在陈化槽中进行陈化，陈化温度30-60°C，陈化时间2-12小时，搅拌速度为300-800rpm ； (5)过滤洗涤经过陈化后的碳酸钴浆料，送离心机过滤，经过滤后的固体碳酸钴，用60°C 80°C的去离子水反复洗涤，直至洗水ph值< 7. 5，停止洗涤； (6)煅烧离心后的湿碳酸钴连续送入回转炉煅烧，回转炉煅烧温度控制650 900°C，煅烧过程控制氧化气氛，经热分解得到含钴72. 6 73. 6%，松装密度0. 8 I. 2g/cm3，激光粒度(D50) 5 20um四氧化三钴产品； (7)后处理对过滤产生的母液送综合回收和处理，废水经检测合格后排放。
2.根据权利要求I所述的ー种连续化生产电池用四氧化三钴的制备エ艺，其特征在于，生产过程中采用连续进料、连续出料的合成碳酸钴方式和回转炉煅烧方式。
全文摘要
一种连续化生产电池用四氧化三钴的制备工艺，是一种用含钴物料连续化合成碳酸钴，以及在氧化气氛中连续焙烧分解制备四氧化三钴的工艺，通过钴溶液的配制、沉淀剂的配置、碳酸锂合成、陈化、过滤洗涤、煅烧、后处理几个步骤来完成四氧化三钴的连续化生产。本发明采用连续化合成碳酸钴，连续化焙烧分解四氧化三钴的工艺，生产过程中的工艺指标易控制，可以实现自动化生产，有利于降低劳动强度，提高劳动效率，降低成本，生产出的产品纯度高、物理性能指标优异并且稳定性、一致性很好。
文档编号H01M4/525GK102820468SQ20121033203
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者谢福标, 蒋光勤, 吴阳红 申请人:赣州腾远钴业有限公司