一种小粒径大松装碳酸钴的制备方法与流程

本发明涉及材料制备
技术领域：
，具体的是一种小粒径大松装碳酸钴的制备方法。
背景技术：
：碳酸钴一般作为钴酸锂电池材料或者汽车尾气催化剂的前驱体，碳酸钴的粒径很大程度上决定了钴酸锂电池材料或者汽车尾气催化剂的性能。目前，生产粒度在D50＝10～12μm的碳酸钴工艺较多，具体方法是将钴液与碳酸氢铵水溶液并流加入反应器的方法(并加法)、钴液加入碳酸氢铵水溶液中的方法(正加法)、碳酸氢铵水溶液中加入钴液的方法(反加法)，以及重复并加法。中国专利文献，申请公布号为CN105600839A的专利申请，名称为“一种电池级碳酸钴的制备方法”采用重复正加法制得碳酸钴，制得的碳酸钴的粒径范围在10～12μm，振实密度为1.9～2.g/cm3,该方法中碳酸钴的粒径范围跨度大，可控性差。技术实现要素：本发明设计了一种碳酸钴的制备方法，旨在提供一种小粒径大松装的碳酸钴的制备方法，且可控度高。本发明是采用如下技术方案实现的：一种小粒径大松装碳酸钴的制备方法，方法为，水浴加热一定浓度的碳酸铵底液，同时将可溶性的钴盐与碳酸铵分别按照一定速率加入到碳酸铵底液中，边加入边搅拌使其反应，反应一段时间后，得到碳酸钴的晶种浆料，再以碳酸钴的晶种浆料作为底液，第二次加入钴盐与碳酸铵反应一段时间，得到目标碳酸钴。优选地，钴盐为硫酸钴、醋酸钴、氯化钴中的任意一种。优选地，碳铵底液的浓度小于注入碳铵的浓度。优选地，碳铵底液的浓度为10～80g/L，注入碳铵的浓度为200～240g/L、注入钴盐浓度为80～140g/L。优选地，钴盐的注入流量为600～1000L/h，碳铵的流量为900～1500L/h。优选地，搅拌溶液的转速为150～220r/min。优选地，水浴的温度为35～55℃。优选地，第一次钴盐与碳酸铵的反应时间为1～3h,第二次钴盐与碳酸铵的反应时间为7～10h。优选地，第二次钴盐与碳酸铵反应完成后，控制pH为7.3～7.5。一种碳酸钴，应用以上任一所述的方法制备，粒径范围为2～3μm,松装密度为0.6-0.8g/cm3，振实密度为1.0-1.5g/cm3。本发明中，采用两次反应结晶的方式，制得目标碳酸钴，其中第一次为生成晶种的过程，第一次形成的晶种粒径小，数量多。在第一次形成晶种的基础上再进行第二次晶体生长反应，制得可控的小粒径高密度的碳酸钴。附图说明图1为实施例1中晶种反应1h时的扫描电镜图图2为实施例1中晶种反应1.5h时的扫描电镜图图3为实施例1中制得碳酸钴成品样品的扫描电镜图图4为实施例2中制得碳酸钴成品样品的扫描电镜图图5为实施例3中制得碳酸钴成品样品的扫描电镜图图6为实施例4中制得碳酸钴成品样品的扫描电镜图图7为实施例5中制得碳酸钴成品样品的扫描电镜图具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1配制原料溶液，原料溶液分别为，浓度为120g/L的氯化钴溶液，浓度为220g/L的碳酸氢铵溶液，浓度为60g/L的碳酸氢铵溶液。其中，碳铵底液的作用是为保持沉淀剂过量，在氯化钴滴入的瞬间，过饱和很大，立马成核为小颗粒的碳酸钴，这样成核数量多且小，有助于后期粒碳酸钴生长时增大密实程度。向反应釜内加入浓度为60g/L的碳酸氢铵溶液作为底液1000L，升温至40℃，并向底液内并流加入氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液，其中氯化钴溶液的流量为600L/h，碳酸氢铵的流量900L/h，边加入边搅拌，搅拌速度为200r/min。反应1.5h后，调节pH值为7.20，停止搅拌，得到碳酸钴晶种浆料。取以上晶种浆料少量过滤干燥，测得碳酸钴晶种的粒径为D50＝2.5μm，如图1和图2。取以上碳酸钴晶种浆料1000L加入第二个反应釜中，作为底液，继续加入原料氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液，控制加入流量，氯化钴流量为200L/h，碳酸氢铵流量为380L/h，使得碳酸钴晶种生长。反应11.5h后，控制碳酸氢铵流量，使得反应溶液中pH控制在7.3～7.35，反应终止。将反应釜内的浆液静置陈化，陈化一段时间后进入板框压滤机或微孔过滤器进行固液分离，收集晶体并干燥得碳酸钴干样。如图3制得的碳酸钴干样的粒度为D50＝2.855μm,AD＝0.75g/cm3，TD＝1.45g/cm3。实施例2～5在实施例1的基础上，将碳酸钴的制备方法中的部分参数进行对比实验，在实施例2～5中，采用与实施例1相同的反应液浓度参数，即：浓度为120g/l的氯化钴溶液，浓度为220g/L的碳酸氢铵溶液，浓度为60g/L的碳酸氢铵溶液，其中浓度为60g/l的碳酸氢铵溶液作为底液。如下表1和2为实施例2～5反应过程参数。表1为实施例2～5生成晶种过程参数序号底液体积氯化钴流量碳酸氢铵流量晶种生长时间反应终点pH值21000L600L/h900L/h1.5h7.131300L600L/h900L/h1.5h7.1541900L600L/h900L/h1.5h7.1551900L600L/h900L/h1.5h7.25表2为实施例2～5晶种生长过程参数序号晶种浆料氯化钴流量碳酸氢铵流量晶种生长时间反应终点pH值21000L200L/h380L/h7h7.331000L200L/h380L/h7h7.3541000L200L/h380L/h7h7.3551000L200L/h380L/h7h7.5表3为实施例2～5反应与得碳酸钴样品的测试结果。表3实施例2～5碳酸钴样品的测试结果以上实施例，终点pH值对晶种成核和晶核生长过程影响很关键，但是其中适当改变原料浓度及加料流量，也可控制制得小粒径高密度碳酸钴。以上实施例还可用硫酸钴或醋酸钴代替作为钴源，采用硫酸钴作为钴源制得碳酸钴的样品结果为D50＝3.242μm,AD＝0.78g/cm3，TD＝1.5g/cm3，采用醋酸钴作为钴源制得碳酸钴的样品结果为D50＝2.854μm,AD＝0.63g/cm3，TD＝1.19g/cm3。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3