专利名称：一种超微细碳酸钴粉的生产装置及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超微细碳酸钴粉的生产装置及工艺。
背景技术：
超微细钴粉、氧化亚钴等钴产品作为粉末材料，在电池材料、催化剂等许多领域中得到广泛的应用。特别是用作高能电池的活化剂——氧化亚钴粉，不仅化学成份要求很苛刻，而且物化性能的要求更高。目前制备氧化亚钴粉的设备为带搅拌器的沉淀槽，制备方法都是采用将沉淀剂(Na2CO3、NH4HCO3或(NH4)2C2O4)直接加入到钴盐水溶液沉淀槽中沉淀制取碳酸钴或草酸钴等中间产品。使用这种生产装置，生产只能间歇式进行，生产效率低，产品质量不稳定，沉淀反应的温度、反应溶液的pH值等也难以调节；而这种直接沉淀的加料方法，更有一个致命的缺点，就是容易产生过碱，所得的碳酸钴或草酸钴粉末分布不均匀，粒度大小和形貌不规则，难于制备比表面积大，似球状的微细粒子，因而用这种碳酸钴粉作原料难以制得比表面积大，粒度大小均匀、形貌似球状，松比小，活性优良的氧化亚钴粉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可连续生产，生产效率高，产品质量稳定的碳酸钴粉生产装置。
本发明的另一目的在于提供一种产品质量好的超微细碳酸钴粉的生产工艺，使用本发明之生产工艺制得的碳酸钴粉，通过热分解，可以得到比表面积大，粒度大小均匀、形貌似球状，松比小的氧化亚钴粉。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明之碳酸钴粉生产装置包括钴盐高位槽，沉淀剂高位槽，位于所述两高位槽下部的反应器，所述反应器内设有搅拌器，上部设有筛板，所述筛板固定在可控的高速旋转的搅拌轴上，反应器下端的排料口下，设有陈化槽；所述钴盐高位槽及沉淀剂高位槽顶部设有料液进口和碱液进口，下部分别设有料液出口和碱液出口。以下为优选方案钴盐高位槽和/或沉淀剂高位槽侧壁上部还设有料液溢流口；两高位槽下部料液出口处还设有流量计或/和流量控制器，料液温度调节器；所述反应器还设有pH值调节器和温度调节器；所述钴盐高位槽和沉淀剂高位槽侧壁上部的料液进口和碱液进口通过管道分别与两调节输送泵的出口连通。
使用以上所述装置进行碳酸钴粉的生产时，钴盐高位槽中的钴盐溶液和沉淀剂高位槽中的沉淀剂溶液，分别连续流入反应器内，所述溶液到达筛板时，由于筛板固定在可控的高速旋转的搅拌轴上，二者的混合液会得到充分搅拌分散，经充分分散搅拌生成的超微细CoCO3粒子悬浮液从反应器下端的排料口连续排入陈化槽，料液在陈化槽中经某一恒定时间搅拌后，直接按一般方法过滤，便可得到含H2O 40～70％的CoCO3产品。通过流量计和/或流量控制器可控制流入反应器的流量恒定在某一定值。通过两调节输送泵和/或溢流口可稳定两高位槽的液面。反应温度和pH值可通过装在反应器上的温度调节器和pH调节器调节。
本发明之超微细碳酸钴粉生产工艺条件如下原料钴盐溶液含Co2+20-80g/l，沉淀剂(可溶性碳酸盐)溶液浓度15wt％-35wt％；加入速度钴盐溶液20-100L/min，沉淀剂60-400L/min；沉淀反应温度25-60℃pH值6.5-7.5；搅拌速度500-1000r/min(变频调速)；调节进料量=生成CoCO3沉淀的溶液的排出量，保持反应器液面稳定在筛板下10-90cm；陈化时间0.5-2.0小时。
使用本发明之碳酸钴粉生产装置及超微细碳酸钴粉生产工艺进行碳酸钴粉的生产，生产可以连续进行，生产效率可以提高数倍，产品质量稳定；其生产装置的优选方案，由于可以根据需要随时调整沉淀反应温度和pH值，控制料液和碱液流量，因而十分有利于实现制得预期超细微CoCO3粒子的目的。
将所制得的超细微CoCO3粉通过闪蒸烘干粉碎、热分解，便可得到符合要求的氧化亚钴粉末。
附图为本发明之碳酸钴粉生产装置一实施例的结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图，首先对本发明之碳酸钴粉生产装置一实施例加以说明；然后，介绍利用该装置进行超细微CoCO3粉生产的实施例。
本实施例碳酸钴粉生产装置包括钴盐高位槽3，沉淀剂高位槽4，位于所述两高位槽3、4下部的反应器2，反应器2内设有搅拌器1，上部设有筛板9，筛板9固定在可控的搅拌器1高速旋转的搅拌轴上，反应器2下端的排料口下，设有陈化槽20；钴盐高位槽3及沉淀剂高位槽4顶部分别设有料液进口19、碱液进口13，下部分别设有料液出口12、碱液出口16；钴盐高位槽3和沉淀剂高位槽4侧壁上部分别设有料液溢流口10、碱液溢流口11；钴盐高位槽3和沉淀剂高位槽4下部料液及碱液出口处分别设有流量计5、6，钴盐高位槽3和沉淀剂高位槽4下部还分别设有温度调节器14、15；反应器2还设有pH值调节器8和温度调节器7。钴盐高位槽3、沉淀剂高位槽4的料液进口19、碱液进口13分别通过管道与调节输送泵17、18的出口连通。
钴盐溶液和碱液分别从钴盐高位槽3和沉淀剂高位槽4通过料液出口12、碱液出口16和流量计5、6连续流入反应器2的筛板9上，经充分分散搅拌生成的超微细CoCO3粒子溶液从反应器2下端的排料口连续排入陈化槽20，料液在陈化槽20中经某一恒定时间搅拌后直接按一般方法过滤，便可得到含H2O 40～70％CoCO3产品。通过流量计5和6控制流入反应器2的流量，使反应器2内的液面恒定在距筛板9 10-90厘米的位置。为保持两液流量恒定，通过两液调节输送泵17和18及溢流口10和11，以稳定两高位槽的液面。反应温度和pH值通过装在反应器2上的温度调节器7和pH调节器8来调节，实现要求得到超微CoCO3粒子；再通过闪蒸烘干粉碎、热分解，便可得到符合要求的CoO粉末。
根据图1所示的装置，在不同的反应条件下，通过反应器反应，便可制取不同粒径的碳酸钴微粒，并进而制得D501～10μm，比表面积6～20m2/g的终端产品CoO超微细粉末。
不同条件下得到的CoCO3粒子，通过中南大学国家粉末检测中心激光衍射粒度分析仪(型号MALV≡RN)检测，当钴盐浓度Co2+40g/l，其它条件不变时，得到的CoCO3；D50＝3.16μm，比表面积＝5.7019m2/g；当钴盐浓度Co2+70g/l，其它条件相同时，测得的D50＝0.65μm，比表面积＝13.5833m2/g。可见原液中CoCl2含Co浓度愈大，产品粒度变小，而随着Co2+浓度降低，所得到的CoCO3的D50增大。原液CoCl2含Co2+40g/l，NH4·HCO3浓度20％，摩尔比按CoCl2∶NH4·HCO3＝1∶3.2，当两液分别流入到固定在反应器搅拌轴上高速运转的筛板时，被均匀分散到筛板下的液面上，快速进行反应成核(CoCO3晶核)，并伴随晶核长大。调节进料量＝生成CoCO3沉淀的溶液的排出量，保持反应器液面稳定在筛板下10-90cm，便可得到粒度D50＝3.16μm的CoCO3粒子。
利用以上所述碳酸钴粉生产装置制造的超细微CoCO3粉，通过热分解，即可得到作为二次电池正极材料的活性物质CoO粉比表面积＞12m2/g，粒度大小均匀、形貌似球状，松比＞0.3μm，费氏粒度0.2～0.5μm。
以下介绍利用该装置进行超细微CoCO3粉生产的两个实施例。
实施例1当CoCl2含Co2+70g/l，NH4·HCO3浓度20wt％，加入速度钴盐溶液60L/min，沉淀剂180L/min；沉淀反应温度40℃pH值7.0；搅拌速度700r/min(变频调速)；调节进料量＝生成CoCO3沉淀的溶液的排出量，保持反应器液面稳定在筛板下50cm；陈化时间1.5小时。
得到的CoCO3细粉，粒径D50＝0.65μm。
实施例2当CoCl2含Co2+40g/l，NH4·HCO3浓度20wt％，其他条件同实施例1。
得到的CoCO3细粉，粒径D50＝3.16μm。
权利要求
1.一种超微细碳酸钴粉生产装置，其特征在于，包括钴盐高位槽(3)，沉淀剂高位槽(4)，位于所述两高位槽(3)、(4)下部的反应器(2)，所述反应器(2)内设有搅拌器(1)，上部设有筛板(9)，所述筛板(9)固定在可控的高速旋转的搅拌轴上，反应器(2)下端的排料口下，设有陈化槽(20)；所述钴盐高位槽(3)及沉淀剂高位槽(4)顶部分别设有料液进口(19)、碱液进口(13)，下部分别设有料液出口(12)、碱液出口(16)。
2.根据权利要求1所述的超微细碳酸钴粉生产装置，其特征在于，钴盐高位槽(3)和沉淀剂高位槽(4)侧壁上部还分别设有料液溢流口(10)、碱液溢流口(11)，下部分别设有流量计(5)、(6)和料液温度调节器(14)、碱液温度调节器(15)；反应器(2)还设有pH值调节器(8)和温度调节器(7)。
3.根据权利要求1或2所述的超微细碳酸钴粉的生产装置，其特征在于，所述钴盐高位槽(3)和沉淀剂高位槽(4)侧壁上部的料液进口(10)和碱液进口(11)分别通过管道与调节输送泵(17)、(18)的出口连通。
4.利用权利要求1或2或3所述的超微细碳酸钴粉的生产装置进行超微细碳酸钴粉生产的工艺条件如下原料钴盐溶液含Co2+20-80g/l，可溶性碳酸盐沉淀剂溶液浓度15wt％-35wt％；加入速度钴盐溶液20-100L/min，沉淀剂60-400L/min；沉淀反应温度25-60℃；pH值6.5-7.5；采用变频调速的搅拌速度500-1000r/min；调节进料量＝生成CoCO3沉淀的溶液的排出量，保持反应器液面稳定在筛板下10-90cm；陈化时间0.5-2.0小时。
全文摘要
本发明公开了一种超微细碳酸钴粉的生产装置及工艺，其生产装置包括钴盐高位槽，沉淀剂高位槽，两高位槽下部的反应器，反应器内设有搅拌器，上部设有固定在可控的高速旋转的搅拌轴上的筛板，反应器下端的排料口下，设有陈化槽；钴盐高位槽及沉淀剂高位槽顶部设有进料口，下部设有料液出口。其生产工艺条件为钴盐溶液含Co
文档编号C01G51/06GK1686828SQ20051003145
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月15日 优先权日2005年4月15日
发明者蔡传算, 蔡道松 申请人:湖南凯丰新材料有限公司