本发明涉及一种电解法制备四氧化三钴的方法，属于新能源材料制备领域。
背景技术：
四氧化三钴，为黑色或灰黑色粉末，松装密度0.5-1.5g/cm3，振实密度2.0-3.0g/cm3，为一氧化钴合三氧化二钴的产物。露置空气中易于吸收水分，但不生成水合物。易溶于硝酸。加热到1200℃以上时会分解为氧化亚钴。在氢气火焰中强热到900℃时，还原为金属钴。
用于催化剂、氧化剂，用于制造钴盐、搪瓷颜料。随着锂电池的发展，在数码电子产品等领域，大量的使用锂电池，而钴酸锂由于振实密度高，容量大等，广泛应用在这些领域，而四氧化三钴则为钴酸锂的主要原料之一。
目前四氧化三钴的制备方法主要为以下两个工艺：
1.将钴盐加入沉淀剂沉淀，得到钴沉淀，然后经过煅烧得到四氧化三钴；
2.将钴盐加入氢氧化物沉淀，再加入氧化剂，在液相条件下高温氧化脱水得到四氧化三钴。
但是，这两种方法存在废水产生量大，且流程长，成本高，随着钴价格的上升，电池级的硫酸钴/氯化钴的价格也飞速上涨，其成本进一步提高。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种电解法制备四氧化三钴的方法，成本低，流程短，控制简单且生产效率高。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
本发明的一种电解法制备四氧化三钴的方法，在电解槽内倒入电解液，然后加入阳极板和阴极板，阳极板为钴板，阴极板为钛板，极板间距为5-10cm，同时控制槽电压为2.4-2.6v,电流密度为150-250a/m2，同时将电解槽底部的沉积物抽出后，过滤，得到的滤渣经过洗涤后烘干、粉碎、筛分、除铁和包装得到四氧化三钴，得到的滤液返回电解槽，电解液的组分为浓度为2-4mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为1-2mol/l的氯酸钠、浓度为0.2-0.5mol/l的edta二钠溶液、0.02-0.05mol/l的十六烷基苯磺酸钠或聚乙二醇溶液。
电解过程维持电解液的温度在90-95℃，加热采用蒸汽加热。
采用直流电进行电解。
滤渣洗涤过程，采用热水洗涤，滤渣与热水的质量比为1：2-3，然后过滤，同时采用热水继续洗涤至洗涤水的ph为7.5-8后停止洗涤，滤液与洗涤后的洗涤水混合一起后，返回到电解槽内。
电解液液面上设置有多孔泡沫球。
筛分采用200-350目超声波振动筛进行，采用电磁除铁器进行除铁。
电解槽底部为锥形槽底，在锥形槽底的最低点将沉积物抽出。
电解过程，加入氢氧化钠和氯酸钠，维持电解过程氢氧化钠溶液的浓度为2-4mol/l、氯酸钠浓度为1-2mol/l，待电解液中的钠离子浓度高于10mol/l后，将电解槽中电解液取出1/3，然后冷却至温度为5-10℃，然后过滤，将滤液返回到电解槽内继续电解，过滤得到的晶体为氯化钠晶体。
本发明采用电解法来制备四氧化三钴，相比较沉淀法或者煅烧法，成本低、流程短，且得到的四氧化三钴颗粒较大，振实密度高。
本工艺以钴板为钴源，相比较用电池级的钴盐为原料来说，成本低10％以上，且电解钴板的纯度可以达到99.9％以上，杂质含量比电池级钴盐的杂质含量要低很多。
本工艺基本不产生废水，电解液可以循环利用，而电解过程富集的氯化钠，经过冷却结晶后，将氯化钠结晶出来后，剩余的溶液再进行循环利用，同时由于本工艺需要在高温下进行，会有大量的水蒸发出来，但是本工艺在四氧化三钴洗涤过程，产生的洗涤液又返回到电解液中，用于补充水，从而不产生废水，所以本工艺的环保性好。
本工艺的电解液为氢氧化钠、氯酸钠、edta二钠、十六烷基苯磺酸钠或聚乙二醇的混合溶液，在碱性电解液下，电解出来的钴经过氧化沉淀和高温水解得到四氧化三钴，氯酸钠被还原为氯化钠，同时由于络合剂(edta二钠)、分散剂(十六烷基苯磺酸钠或聚乙二醇)的存在，可以得到分散性好、颗粒大的四氧化三钴。
本工艺在边电解过程边过滤，同时过滤出来的滤液又返回电解槽内，可以实现电解液的流动，实现电解过程物料的混合。
本工艺可以实现四氧化三钴的连续化生产，且无废水产生，成本低，产品的分散性好、颗粒大、振实密度高且杂质含量低。
本发明的有益效果：成本低，流程短，控制简单且生产效率高。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明，本实施例的一种电解法制备四氧化三钴的方法，在电解槽内倒入电解液，然后加入阳极板和阴极板，阳极板为钴板，阴极板为钛板，极板间距为5-10cm，同时控制槽电压为2.4-2.6v,电流密度为150-250a/m2，同时将电解槽底部的沉积物抽出后，过滤，得到的滤渣经过洗涤后烘干、粉碎、筛分、除铁和包装得到四氧化三钴，得到的滤液返回电解槽，电解液的组分为浓度为2-4mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为1-2mol/l的氯酸钠、浓度为0.2-0.5mol/l的edta二钠溶液、0.02-0.05mol/l的十六烷基苯磺酸钠或聚乙二醇溶液。
电解过程维持电解液的温度在90-95℃，加热采用蒸汽加热。
采用直流电进行电解。
滤渣洗涤过程，采用热水洗涤，滤渣与热水的质量比为1：2-3，然后过滤，同时采用热水继续洗涤至洗涤水的ph为7.5-8后停止洗涤，滤液与洗涤后的洗涤水混合一起后，返回到电解槽内。
电解液液面上设置有多孔泡沫球。
筛分采用200-350目超声波振动筛进行，采用电磁除铁器进行除铁。
电解槽底部为锥形槽底，在锥形槽底的最低点将沉积物抽出。
电解过程，加入氢氧化钠和氯酸钠，维持电解过程氢氧化钠溶液的浓度为2-4mol/l、氯酸钠浓度为1-2mol/l，待电解液中的钠离子浓度高于10mol/l后，将电解槽中电解液取出1/3，然后冷却至温度为5-10℃，然后过滤，将滤液返回到电解槽内继续电解，过滤得到的晶体为氯化钠晶体。
实施例1
一种电解法制备四氧化三钴的方法，在电解槽内倒入电解液，然后加入阳极板和阴极板，阳极板为钴板，阴极板为钛板，极板间距为8cm，同时控制槽电压为2.45v,电流密度为180a/m2，同时将电解槽底部的沉积物抽出后，过滤，得到的滤渣经过洗涤后烘干、粉碎、筛分、除铁和包装得到四氧化三钴，得到的滤液返回电解槽，电解液的组分为浓度为3.5mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为1.5mol/l的氯酸钠、浓度为0.4mol/l的edta二钠溶液、0.04mol/l的聚乙二醇溶液。
电解过程维持电解液的温度在93℃，加热采用蒸汽加热。
采用直流电进行电解。
滤渣洗涤过程，采用热水洗涤，滤渣与热水的质量比为1：2.5，然后过滤，同时采用热水继续洗涤至洗涤水的ph为7.7后停止洗涤，滤液与洗涤后的洗涤水混合一起后，返回到电解槽内。
电解液液面上设置有多孔泡沫球。
筛分采用300目超声波振动筛进行，采用电磁除铁器进行除铁。
电解槽底部为锥形槽底，在锥形槽底的最低点将沉积物抽出。
电解过程，加入氢氧化钠和氯酸钠，维持电解过程氢氧化钠溶液的浓度为3.5mol/l、氯酸钠浓度为1.5mol/l，待电解液中的钠离子浓度高于10mol/l后，将电解槽中电解液取出1/3，然后冷却至温度为8℃，然后过滤，将滤液返回到电解槽内继续电解，过滤得到的晶体为氯化钠晶体。
实施例2
一种电解法制备四氧化三钴的方法，在电解槽内倒入电解液，然后加入阳极板和阴极板，阳极板为钴板，阴极板为钛板，极板间距为10cm，同时控制槽电压为2.5v,电流密度为200a/m2，同时将电解槽底部的沉积物抽出后，过滤，得到的滤渣经过洗涤后烘干、粉碎、筛分、除铁和包装得到四氧化三钴，得到的滤液返回电解槽，电解液的组分为浓度为3mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为2mol/l的氯酸钠、浓度为0.4mol/l的edta二钠溶液、0.04mol/l的十六烷基苯磺酸钠溶液。
电解过程维持电解液的温度在90℃，加热采用蒸汽加热。
采用直流电进行电解。
滤渣洗涤过程，采用热水洗涤，滤渣与热水的质量比为1：3，然后过滤，同时采用热水继续洗涤至洗涤水的ph为7.5后停止洗涤，滤液与洗涤后的洗涤水混合一起后，返回到电解槽内。
电解液液面上设置有多孔泡沫球。
筛分采用325目超声波振动筛进行，采用电磁除铁器进行除铁。
电解槽底部为锥形槽底，在锥形槽底的最低点将沉积物抽出。
电解过程，加入氢氧化钠和氯酸钠，维持电解过程氢氧化钠溶液的浓度为3mol/l、氯酸钠浓度为2mol/l，待电解液中的钠离子浓度高于10mol/l后，将电解槽中电解液取出1/3，然后冷却至温度为10℃，然后过滤，将滤液返回到电解槽内继续电解，过滤得到的晶体为氯化钠晶体。
实施例3
一种电解法制备四氧化三钴的方法，在电解槽内倒入电解液，然后加入阳极板和阴极板，阳极板为钴板，阴极板为钛板，极板间距为8cm，同时控制槽电压为2.5v,电流密度为230a/m2，同时将电解槽底部的沉积物抽出后，过滤，得到的滤渣经过洗涤后烘干、粉碎、筛分、除铁和包装得到四氧化三钴，得到的滤液返回电解槽，电解液的组分为浓度为4mol/l的氢氧化钠溶液、浓度为1.5mol/l的氯酸钠、浓度为0.45mol/l的edta二钠溶液、0.045mol/l的聚乙二醇溶液。
电解过程维持电解液的温度在95℃，加热采用蒸汽加热。
采用直流电进行电解。
滤渣洗涤过程，采用热水洗涤，滤渣与热水的质量比为1：2.5，然后过滤，同时采用热水继续洗涤至洗涤水的ph为7.8后停止洗涤，滤液与洗涤后的洗涤水混合一起后，返回到电解槽内。
电解液液面上设置有多孔泡沫球。
筛分采用300目超声波振动筛进行，采用电磁除铁器进行除铁。
电解槽底部为锥形槽底，在锥形槽底的最低点将沉积物抽出。
电解过程，加入氢氧化钠和氯酸钠，维持电解过程氢氧化钠溶液的浓度为4mol/l、氯酸钠浓度为1.5mol/l，待电解液中的钠离子浓度高于10mol/l后，将电解槽中电解液取出1/3，然后冷却至温度为5℃，然后过滤，将滤液返回到电解槽内继续电解，过滤得到的晶体为氯化钠晶体。
最终得到的四氧化三钴的检测数据如下：
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。