專利名稱：一種亞納米級氧化鈷的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鈷(Co2O3)的生產(chǎn)方法，特別是一種生產(chǎn)具有高純度、亞納米級氧化鈷的方法。采用該方法生產(chǎn)的氧化鈷尤其適合作為生產(chǎn)避雷器、熱敏電阻、壓敏電阻、顯像管玻殼等電子元、器件用摻雜材料；亦可作陶瓷、硬質(zhì)合金生產(chǎn)中的染色劑、粘結(jié)劑。
背景技術(shù)：
氧化鈷在電子，化工，玻璃，陶瓷，硬質(zhì)合金等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用；尤其是對于電子工業(yè)用氧化鈷既要求雜質(zhì)含量低，又要求粒度細(xì)；而目前普遍生產(chǎn)的氧化鈷很難同時滿足這兩方面要求。例如在公告號為CN1276345A的專利文獻(xiàn)公開的《納米級氧化鈷的制造方法》，采用硝酸或硫酸溶解金屬鈷，在表面活性劑存在的條件下用碳酸氫鹽沉淀生成碳酸鈷，再經(jīng)過濾、洗滌、焙燒而成。此類采用碳酸氫鹽作沉淀劑的生產(chǎn)方法，雖然氧化鈷粉末的粒度可達(dá)納米級，但卻存在鉀、鈉等堿金屬及堿土金屬離子難以去掉，雜質(zhì)含量較高，一般均在100PPm以上，對后續(xù)產(chǎn)品性能的提高極為不利等弊病。而在公告號為CN1114639A的專利文獻(xiàn)所公開的《電子工業(yè)用氧化鈷、氧化鎳的生產(chǎn)方法》中，則采用草酸銨作沉淀劑制得草酸鈷，再經(jīng)過濾、洗滌、焙燒而制得氧化鈷粉末；該方法雖然具有雜質(zhì)含量低等特點(diǎn)，但經(jīng)焙燒出的氧化鈷晶粒呈仿錘形，粒度較粗，亦將影響后續(xù)產(chǎn)品的性能，以及生產(chǎn)成本較高等弊病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)存在的弊病，研究設(shè)計一種亞納米級氧化鈷的產(chǎn)生方法，以解決背景技術(shù)或產(chǎn)品雜質(zhì)含量高，洗滌、過濾除雜難，或顆粒大、生產(chǎn)成本高；以及影響后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量等問題，平衡產(chǎn)品純度與粒度的關(guān)系，達(dá)到產(chǎn)品的純度、粒度均優(yōu)，提高洗滌、過濾除雜的效果、效率和產(chǎn)品質(zhì)量等目的。
本發(fā)明的解決方案是向制得的鈷鹽溶液中分別加入碳酸氫銨及草酸銨、制得碳酸鈷漿料和草酸鈷漿料，然后再將兩漿料混合制得混合料漿，利用草酸鈷在其中的“橋架”及促濾作用，以有效解決碳酸鈷漿料難以通過洗滌、過濾而除去雜質(zhì)的問題；同時提高焙燒時物料的通透性，縮短焙燒時間；在采用草酸鈷作沉淀劑的漿料中引入表面活性劑以抑制草酸鈷顆粒的長大；再經(jīng)去離子水洗滌、過濾，焙燒，分選，即制得目的物氧化鈷粉末。因此，本發(fā)明方法包括A、配制鈷鹽溶液采用硫酸或硝酸將金屬鈷溶解并將溶液中的鈷含量調(diào)至70～150g/L、游離酸控制在120g/L以下，然后將該溶液按1∶1的比例分別送入兩個帶攪拌器的反應(yīng)釜內(nèi)，待用；B、配制碳酸氫銨及草酸銨溶液a、將碳酸氫銨溶于去離子水中，配成濃度為15～40wt％的水溶液；b、將草酸溶于50～95℃溫度的去離子水中并將其密度調(diào)至1.1～1.4g/cm3后、加入氨液將PH值調(diào)至4.0～5.0，攪拌降溫至20～30℃；C、制備碳酸鈷與草酸鈷混合漿料a、制備碳酸鈷漿料柱攪拌條件下向A工序配制待用的任一反應(yīng)釜內(nèi)的鈷鹽溶液中加入鈷含量0.5～10wt％的非離子表面活性劑，然后勻速加入由B.a.工序配制的碳酸氫銨水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3～20分鐘并將漿料終點(diǎn)的PH值控制在3.5～7.5；b、制備草酸鈷漿料向另一反應(yīng)釜內(nèi)的鈷鹽溶液中加入鈷含量0.5～15Wt％的陽離子表面活性劑，攪拌均勻后勻速加入由B.b.工序配制的草酸銨溶液，亦攪拌反應(yīng)3～20分鐘、控制漿料終點(diǎn)PH值至3.5～5.0；然后將a、b工序制得的漿料充分混合、得碳酸鈷與草酸鈷混合漿料；D、過濾、洗滌將上述混合漿料過濾后、用60～90℃的去離子水洗滌3～9次，過濾得碳酸鈷與草酸鈷混合料；E、焙燒；將由D工序所得混合料置于焙燒爐中，在300～450℃溫度下焙燒3～10小時，然后隨爐冷卻即得氧化鈷粉末；F、分選將焙燒所得氧化鈷粉末送入風(fēng)選機(jī)內(nèi)、根據(jù)用途要求風(fēng)選分級至費(fèi)氏(Fass)粒度0.3～0.5μm，即成。
上述非離子表面活性劑為0P-9或0P-10、OP-13、OP-20聚氧乙烯醚類表面活性劑；而所述陽離子表面活性劑為C16～C18烷基三甲基溴化銨或C16～C18烷基三甲基氯化銨。所述隨爐冷卻\其初始階段為爐門關(guān)閉隨爐冷卻至220～260℃，然后敞開爐門隨爐冷卻至室溫。
本發(fā)明在引入表面活性劑解決草酸鈷顆粒較大的基礎(chǔ)上采用碳酸鈷和草酸鈷的混合料漿作基料、利用草酸鈷的“橋架”及促濾作用解決了單純碳酸鈷料漿難以通過洗滌、過濾除去雜質(zhì)，并采用去離子水洗滌有效地除去混合料漿中的堿金屬及堿土金屬離子，同時提高了焙燒時物料的通透性。因而本發(fā)明方法具有所生產(chǎn)產(chǎn)品純度高、粒度細(xì)，粒度的均勻性及純度與粒度的一致性好，生產(chǎn)過程中對體系內(nèi)、外進(jìn)入的少量雜質(zhì)的清除能力強(qiáng)、成品率及生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可充分滿足各類電子元件的生產(chǎn)要求等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
A、配制鈷鹽溶液將高純電解金屬鈷置于硫酸中溶解并將溶解液中的鈷含量調(diào)至120g/L、游離酸10g/L并將雜質(zhì)含量控制在80PPm以下，配制成硫酸鈷溶液，并分別送入兩個帶攪拌器的反應(yīng)釜內(nèi)、每個反應(yīng)釜各200L；B、配制碳酸氫銨和草酸銨溶液a、將純度為食品級的碳酸氫銨溶于30℃的去離子水中、其濃度為160g/L；b、將工業(yè)純草酸溶于70℃的去離子水中并將溶液的密度調(diào)至1.15g/cm3，然后加入液氨將溶液的PH值調(diào)至4.0并攪拌降溫至25℃；C、制備碳酸鈷與草酸鈷混合漿料a、制備碳酸鈷漿料向A工序配制的任一反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸鈷溶液中在攪拌條件下加入濃度為2.0wt％的聚氧乙烯醚類表面活性劑OP-10水合溶液5L，攪拌均勻后勻速加入由B.a工序制備的碳酸氫銨溶液至PH值達(dá)到6.5止，繼續(xù)攪拌12分鐘，得碳酸鈷漿料；b、制備草酸鈷漿料向另一反應(yīng)釜內(nèi)的硫酸鈷溶液中在攪拌條件下加入濃度為2.0wt％的十六烷基三甲基溴化銨水合溶液15L，攪拌均勻后勻速加入由B.b工序制備的草酸銨溶液至漿料的PH值達(dá)到4.5止，繼續(xù)攪拌12分鐘，得草酸鈷漿料；然后將制備的碳酸鈷漿料與草酸鈷漿料充分混合得混合漿料；D、過濾、洗滌將由C工序所得漿料抽濾后、所得混合料再用80℃去離子水洗滌、抽濾6遍，得碳酸鈷與草酸鈷混合料；E、焙燒將由D工序所得混合料置于焙燒爐內(nèi)，在350℃溫度下焙燒8小時后、隨爐冷卻至250℃時再敞開爐門隨爐冷卻至室溫，即得粒徑為0.30～1.20μm松散的氧化鈷粉末；F、分選將所得氧化鈷粉末送入300型風(fēng)選機(jī)內(nèi)、風(fēng)選分級得費(fèi)氏(Fass)粒度0.32μm的氧化鈷46.0wt％、粒度0.50μm的32.5wt％、粒度1.0μm占14.5wt％的氧化鈷粉末。
所得氧化鈷粉末經(jīng)檢測主含量Co為72.3wt％、雜質(zhì)含量為0.0044％。
權(quán)利要求
1.一種亞納米級氧化鈷的生產(chǎn)方法，其方法包括A、配制鈷鹽溶液采用硫酸或硝酸將金屬鈷溶解并將溶液中的鈷含量調(diào)至70～150g/L、游離酸控制在12g/L以下，然后將該溶液按1∶1的比例分別送入兩個帶攪拌器的反應(yīng)釜內(nèi)，待用；B、配制碳酸氫銨及草酸銨溶液a、將碳酸氫銨溶于去離子水中，配成濃度為15～40wt％的水溶液；b、將草酸溶于50～95℃溫度的去離子水中并將其密度調(diào)至1.1～1.4g/cm3后，加入氨液將PH值調(diào)至4.0～5.0，攪拌降溫至20～30℃；C、制備碳酸鈷與草酸鈷混合漿料a、制備碳酸鈷漿料在攪拌條件下向A工序配制待用的任一反應(yīng)釜內(nèi)的鈷鹽溶液中加入鈷含量0.5～10wt％的非離子表面活性劑，然后勻速加入由B.a工序配制的碳酸氫銨水溶液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)3～20分鐘，并將漿料終點(diǎn)PH值控制在3.5～7.5；b、制備草酸鈷漿料向另一反應(yīng)釜內(nèi)的鈷鹽溶液中加入鈷含量0.5～15wt％的陽離子表面活性劑，攪拌均勻后勻速加入由B.b工序配制的草酸銨溶液，亦攪拌反應(yīng)3～20分鐘，控制漿料終點(diǎn)PH值至3.5～5.0；然后將a、b工序制得的漿料充分混合，得碳酸鈷與草酸鈷混合漿料；D、過濾、洗滌將上述混和漿料過濾后，用60～90℃的去離子水洗滌3～9次，過濾得碳酸鈷與草酸鈷混合料；E、焙燒將由D工序所得混合料置于焙燒爐中，在300～450℃溫度下焙燒3～10小時，然后隨爐冷卻即得氧化鈷粉末；F、分選將焙燒所得氧化鈷粉末送入風(fēng)選機(jī)內(nèi)，根據(jù)用途要求風(fēng)選分級至費(fèi)氏粒度0.3～0.5μm即成。
2.按權(quán)利要求1.所述亞納米級氧化鈷的生產(chǎn)方法，其特征在于所述非離子表面活性劑為OP-9或OP-10、OP-13、OP-20聚氧乙烯醚類表面活性劑；而所述陽離子表面活性劑為C16～C18烷基三甲基溴化銨或C16～C18烷基三甲基氯化銨。
3.按權(quán)利要求1.所述亞納米級氧化鈷的生產(chǎn)方法，其特征在于所述隨爐冷卻、其初始階段為爐門關(guān)閉隨爐冷卻至220～260℃，然后敞開爐門隨爐冷卻至室溫。
全文摘要
該發(fā)明屬于高純度、亞納米級氧化鈷的生產(chǎn)方法。包括配制鈷鹽溶液、碳酸氫銨溶液及草酸銨溶液，制備碳酸鈷與草酸鈷混合漿料，過濾、洗滌，焙燒及分選。該發(fā)明在引入表面活性劑解決草酸鈷顆粒大的基礎(chǔ)上采用碳酸鈷和草酸鈷的混合漿料作基料，利用草酸鈷的“橋架”及促濾作用解決了單純碳酸鈷料漿難以通過洗滌除雜，并采用去離子水洗滌除去堿金屬及堿土金屬離子，同時提高了焙燒時物料的通透性。因而具有所生產(chǎn)產(chǎn)品純度高、粒度細(xì)，粒度的均勻性及純度與粒度的一致性好，生產(chǎn)過程中對體系內(nèi)、外進(jìn)入的雜質(zhì)的清除能力強(qiáng)、成品率及生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可充分滿足各類電子元件的生產(chǎn)要求等特點(diǎn)。
文檔編號C01G51/04GK1931727SQ20061002197
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者王冰凌 申請人:自貢金豐新材料科技有限公司