一种亚纳米级氧化钴的生产方法技术

该发明专利技术属于高纯度、亚纳米级氧化钴的生产方法。包括配制钴盐溶液、碳酸氢铵溶液及草酸铵溶液，制备碳酸钴与草酸钴混合浆料，过滤、洗涤，焙烧及分选。该发明专利技术在引入表面活性剂解决草酸钴颗粒大的基础上采用碳酸钴和草酸钴的混合浆料作基料，利用草酸钴的“桥架”及促滤作用解决了单纯碳酸钴料浆难以通过洗涤除杂，并采用去离子水洗涤除去碱金属及碱土金属离子，同时提高了焙烧时物料的通透性。因而具有所生产产品纯度高、粒度细，粒度的均匀性及纯度与粒度的一致性好，生产过程中对体系内、外进入的杂质的清除能力强、成品率及生产效率高，经济效益显著，可充分满足各类电子元件的生产要求等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种亚纳米级氧化钴的生产方法
本专利技术属于氧化钴(Co2O3)的生产方法，特别是一种生产具有高纯度、亚纳米级氧化钴的方法。采用该方法生产的氧化钴尤其适合作为生产避雷器、热敏电阻、压敏电阻、显像管玻壳等电子元、器件用掺杂材料；亦可作陶瓷、硬质合金生产中的染色剂、粘结剂。
技术介绍
氧化钴在电子，化工，玻璃，陶瓷，硬质合金等领域得到广泛地应用；尤其是对于电子工业用氧化钴既要求杂质含量低，又要求粒度细；而目前普遍生产的氧化钴很难同时满足这两方面要求。例如：在公告号为CN1276345A的专利文献公开的《纳米级氧化钴的制造方法》，采用硝酸或硫酸溶解金属钴，在表面活性剂存在的条件下用碳酸氢盐沉淀生成碳酸钴，再经过滤、洗涤、焙烧而成。此类采用碳酸氢盐作沉淀剂的生产方法，虽然氧化钴粉末的粒度可达纳米级，但却存在钾、钠等碱金属及碱土金属离子难以去掉，杂质含量较高，一般均在100PPm以上，对后续产品性能的提高极为不利等弊病。而在公告号为CN1114639A的专利文献所公开的《电子工业用氧化钴、氧化镍的生产方法》中，则采用草酸铵作沉淀剂制得草酸钴，再经过滤、洗涤、焙烧而制得氧化钴粉末；该方法虽然具有杂质含量低等特点，但经焙烧出的氧化钴晶粒呈仿锤形，粒度较粗，亦将影响后续产品的性能，以及生产成本较高等弊病。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的弊病，研究设计一种亚纳米级氧化钴的产生方法，以解决
技术介绍
或产品杂质含量高，洗涤、过滤除杂难，或颗粒大、生产成本高；以及影响后续产品质量等问题，平衡产品纯度与粒度的关系，达到产品的纯度、粒度均优，提高洗涤、过滤除杂的效果、效率和产品质量等目的。-->本专利技术的解决方案是向制得的钴盐溶液中分别加入碳酸氢铵及草酸铵、制得碳酸钴浆料和草酸钴浆料，然后再将两浆料混合制得混合料浆，利用草酸钴在其中的“桥架”及促滤作用，以有效解决碳酸钴浆料难以通过洗涤、过滤而除去杂质的问题；同时提高焙烧时物料的通透性，缩短焙烧时间；在采用草酸钴作沉淀剂的浆料中引入表面活性剂以抑制草酸钴颗粒的长大；再经去离子水洗涤、过滤，焙烧，分选，即制得目的物氧化钴粉末。因此，本专利技术方法包括：A、配制钴盐溶液：采用硫酸或硝酸将金属钴溶解并将溶液中的钴含量调至70～150g/L、游离酸控制在120g/L以下，然后将该溶液按1∶1的比例分别送入两个带搅拌器的反应釜内，待用；B、配制碳酸氢铵及草酸铵溶液：a、将碳酸氢铵溶于去离子水中，配成浓度为15～40wt％的水溶液；b、将草酸溶于50～95℃温度的去离子水中并将其密度调至1.1～1.4g/cm3后、加入氨液将PH值调至4.0～5.0，搅拌降温至20～30℃；C、制备碳酸钴与草酸钴混合浆料：a、制备碳酸钴浆料：柱搅拌条件下向A工序配制待用的任一反应釜内的钴盐溶液中加入钴含量0.5～10wt％的非离子表面活性剂，然后匀速加入由B.a.工序配制的碳酸氢铵水溶液，继续搅拌反应3～20分钟并将浆料终点的PH值控制在3.5～7.5；b、制备草酸钴浆料：向另一反应釜内的钴盐溶液中加入钴含量0.5～15Wt％的阳离子表面活性剂，搅拌均匀后匀速加入由B.b.工序配制的草酸铵溶液，亦搅拌反应3～20分钟、控制浆料终点PH值至3.5～5.0；然后将a、b工序制得的浆料充分混合、得碳酸钴与草酸钴混合浆料；D、过滤、洗涤：将上述混合浆料过滤后、用60～90℃的去离子水洗涤3～9次，过滤得碳酸钴与草酸钴混合料；E、焙烧；将由D工序所得混合料置于焙烧炉中，在300～450℃温度下焙烧3～10小时，然后随炉冷却即得氧化钴粉末；F、分选：将焙烧所得氧化钴粉末送入风选机内、根据用途要求风选分级-->至费氏(Fass)粒度0.3～0.5μm，即成。上述非离子表面活性剂为0P-9或0P-10、OP-13、OP-20聚氧乙烯醚类表面活性剂；而所述阳离子表面活性剂为C16～C18烷基三甲基溴化铵或C16～C18烷基三甲基氯化铵。所述随炉冷却\\其初始阶段为炉门关闭随炉冷却至220～260℃，然后敞开炉门随炉冷却至室温。本专利技术在引入表面活性剂解决草酸钴颗粒较大的基础上采用碳酸钴和草酸钴的混合料浆作基料、利用草酸钴的“桥架”及促滤作用解决了单纯碳酸钴料浆难以通过洗涤、过滤除去杂质，并采用去离子水洗涤有效地除去混合料浆中的碱金属及碱土金属离子，同时提高了焙烧时物料的通透性。因而本专利技术方法具有所生产产品纯度高、粒度细，粒度的均匀性及纯度与粒度的一致性好，生产过程中对体系内、外进入的少量杂质的清除能力强、成品率及生产效率高，经济效益显著，可充分满足各类电子元件的生产要求等特点。具体实施方式A、配制钴盐溶液：将高纯电解金属钴置于硫酸中溶解并将溶解液中的钴含量调至120g/L、游离酸10g/L并将杂质含量控制在80PPm以下，配制成硫酸钴溶液，并分别送入两个带搅拌器的反应釜内、每个反应釜各200L；B、配制碳酸氢铵和草酸铵溶液a、将纯度为食品级的碳酸氢铵溶于30℃的去离子水中、其浓度为160g/L；b、将工业纯草酸溶于70℃的去离子水中并将溶液的密度调至1.15g/cm3，然后加入液氨将溶液的PH值调至4.0并搅拌降温至25℃；C、制备碳酸钴与草酸钴混合浆料a、制备碳酸钴浆料：向A工序配制的任一反应釜内的硫酸钴溶液中在搅拌条件下加入浓度为2.0wt％的聚氧乙烯醚类表面活性剂OP-10水合溶液5L，搅拌均匀后匀速加入由B.a工序制备的碳酸氢铵溶液至PH值达到6.5止，继续搅拌12分钟，得碳酸钴浆料；b、制备草酸钴浆料：向另一反应釜内的硫酸钴溶液中在搅拌条件下加入浓度为2.0wt％的十六烷基三甲基溴化铵水合溶液15L，搅拌均匀后匀速加入由B.b工序制备的草酸铵溶液至浆料的PH值达到4.5止，继续搅拌12分钟，-->得草酸钴浆料；然后将制备的碳酸钴浆料与草酸钴浆料充分混合得混合浆料；D、过滤、洗涤：将由C工序所得浆料抽滤后、所得混合料再用80℃去离子水洗涤、抽滤6遍，得碳酸钴与草酸钴混合料；E、焙烧：将由D工序所得混合料置于焙烧炉内，在350℃温度下焙烧8小时后、随炉冷却至250℃时再敞开炉门随炉冷却至室温，即得粒径为0.30～1.20μm松散的氧化钴粉末；F、分选：将所得氧化钴粉末送入300型风选机内、风选分级得费氏(Fass)粒度0.32μm的氧化钴46.0wt％、粒度0.50μm的32.5wt％、粒度1.0μm占14.5wt％的氧化钴粉末。所得氧化钴粉末经检测：主含量Co为72.3wt％、杂质含量为0.0044％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚纳米级氧化钴的生产方法，其方法包括：Ａ、配制钴盐溶液：采用硫酸或硝酸将金属钴溶解并将溶液中的钴含量调至７０～１５０ｇ／Ｌ、游离酸控制在１２ｇ／Ｌ以下，然后将该溶液按１∶１的比例分别送入两个带搅拌器的反应釜内，待用；Ｂ、配制碳酸氢铵及草酸铵溶液：ａ、将碳酸氢铵溶于去离子水中，配成浓度为１５～４０ｗｔ％的水溶液；ｂ、将草酸溶于５０～９５℃温度的去离子水中并将其密度调至１．１～１．４ｇ／ｃｍ↑［３］后，加入氨液将ＰＨ值调至４．０～５．０，搅拌降温至２０～３０℃；Ｃ、制备碳酸钴与草酸钴混合浆料：ａ、制备碳酸钴浆料：在搅拌条件下向Ａ工序配制待用的任一反应釜内的钴盐溶液中加入钴含量０．５～１０ｗｔ％的非离子表面活性剂，然后匀速加入由Ｂ．ａ工序配制的碳酸氢铵水溶液，继续搅拌反应３～２０分钟，并将浆料终点ＰＨ值控制在３．５～７．５；ｂ、制备草酸钴浆料：向另一反应釜内的钴盐溶液中加入钴含量０．５～１５ｗｔ％的阳离子表面活性剂，搅拌均匀后匀速加入由Ｂ．ｂ工序配制的草酸铵溶液，亦搅拌反应３～２０分钟，控制浆料终点ＰＨ值至３．５～５．０；然后将ａ、ｂ工序制得的浆料充分混合，得碳酸钴与草酸钴混合浆料；Ｄ、过滤、洗涤：将上述混和浆料过滤后，用６０～９０℃的去离子水洗涤３～９次，过滤得碳酸钴与草酸钴混合料；Ｅ、焙烧：将由Ｄ工序所得混合料置于焙烧炉中，在３００～４５０℃温度下焙烧３～１０小时，然后随炉冷却即得氧化钴粉末；Ｆ、分选：将焙烧所得氧化钴粉末送入风选机内，根据用途要求风选分级至费氏粒度０．３～０．５μｍ即成。...

【技术特征摘要】
1、一种亚纳米级氧化钴的生产方法，其方法包括：A、配制钴盐溶液：采用硫酸或硝酸将金属钴溶解并将溶液中的钴含量调至70～150g/L、游离酸控制在12g/L以下，然后将该溶液按1∶1的比例分别送入两个带搅拌器的反应釜内，待用；B、配制碳酸氢铵及草酸铵溶液：a、将碳酸氢铵溶于去离子水中，配成浓度为15～40wt％的水溶液；b、将草酸溶于50～95℃温度的去离子水中并将其密度调至1.1～1.4g/cm3后，加入氨液将PH值调至4.0～5.0，搅拌降温至20～30℃；C、制备碳酸钴与草酸钴混合浆料：a、制备碳酸钴浆料：在搅拌条件下向A工序配制待用的任一反应釜内的钴盐溶液中加入钴含量0.5～10wt％的非离子表面活性剂，然后匀速加入由B.a工序配制的碳酸氢铵水溶液，继续搅拌反应3～20分钟，并将浆料终点PH值控制在3.5～7.5；b、制备草酸钴浆料：向另一反应釜内的钴盐溶液中加入钴含量0.5～15wt％的阳离子表面活性剂，搅拌均匀后匀速加入由...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰凌，
申请(专利权)人：自贡金丰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]