本發(fā)明屬于金屬粉末材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小粒徑球形碳酸鈷的制備方法。

背景技術(shù)：

碳酸鈷作為一種重要的化工原料及材料前驅(qū)體，廣泛應(yīng)用于陶瓷工業(yè)的著色劑、采礦工業(yè)的選礦劑、有機(jī)工業(yè)的催化劑、硬質(zhì)合金及電池材料前驅(qū)體等。其中材料應(yīng)用方面比如硬質(zhì)合金用鈷粉前驅(qū)體及四氧化三鈷前驅(qū)體對碳酸鈷的粒徑、形貌及各項(xiàng)物理指標(biāo)都有要求，兩者領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢都是球形條件下的一大一小粒徑的兩種顆粒，分別對應(yīng)球形20微米左右大顆粒和球形2-5微米小顆粒的前驅(qū)體，前者產(chǎn)業(yè)化工藝成熟，后者在可產(chǎn)業(yè)化的、成本低的制備方法中基本沒有，即小顆粒碳酸鈷在溫和而成本低的條件下幾乎不成球形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種小粒徑球形碳酸鈷的制備方法，通過過程控制pH值，解決了現(xiàn)有方法制備小粒徑球形碳酸鈷在溫和的、可產(chǎn)業(yè)化條件下的不成球的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種小粒徑球形碳酸鈷的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將鈷鹽和碳銨溶液并流加入反應(yīng)釜進(jìn)行反應(yīng)，控制反應(yīng)過程pH值，使得半小時(shí)后體系pH值調(diào)整到7.0±0.1；

步驟2，繼續(xù)并流加入鈷鹽及碳銨溶液，保持步驟1的pH值不變，繼續(xù)反應(yīng)并沉淀；

步驟3，對步驟2沉淀后的溶液進(jìn)行固液分離和干燥，得到小粒徑球形碳酸鈷。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

所述步驟1中的鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、醋酸鈷中的一種。

所述步驟1中鈷鹽的濃度為60-160g/l，流量為1-5L/h。

所述步驟1中的pH值根據(jù)碳銨的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所述步驟1中碳銨的濃度為120-240g/l。

所述步驟2中反應(yīng)的溫度為35-65℃。

所述步驟2中的攪拌速率為50-220r/min。

所述步驟2中的反應(yīng)時(shí)間為1-5h。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種小粒徑球形碳酸鈷的制備方法，通過過程控制pH值，維持了碳酸鈷顆粒粒子之間的成核及生長條件的均勻性，使得沉淀及溶液各向同性，這樣可以在已經(jīng)成核的基礎(chǔ)上向外均勻、且成球形的生長，形成球形碳酸鈷。另外，該方法工藝成本低，易于推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供實(shí)施例1中制備的碳酸鈷放大500倍的電鏡圖；

圖2為本發(fā)明提供實(shí)施例1中制備的碳酸鈷放大3000倍的電鏡圖；

圖3為本發(fā)明提供實(shí)施例2中制備的碳酸鈷放大1000倍的電鏡圖；

圖4為本發(fā)明提供實(shí)施例2中制備的碳酸鈷放大5000倍的電鏡圖；

圖5為本發(fā)明提供實(shí)施例3中制備的碳酸鈷放大500倍的電鏡圖；

圖6為本發(fā)明提供實(shí)施例3中制備的碳酸鈷放大5000倍的電鏡圖；

圖7為本發(fā)明提供對比實(shí)驗(yàn)中制備的碳酸鈷放大1000倍的電鏡圖；

圖8為本發(fā)明提供實(shí)比實(shí)驗(yàn)中制備的碳酸鈷放大5000倍的電鏡圖；

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種小粒徑球形碳酸鈷的制備方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將鈷鹽和碳銨溶液并流加入反應(yīng)釜進(jìn)行反應(yīng)，控制反應(yīng)過程pH值，使得半小時(shí)后體系pH值調(diào)整到7.0±0.1；所述鈷鹽為氯化鈷、硫酸鈷、醋酸鈷中的一種，鈷鹽的濃度為60-160g/l，流量為1-5L/h；根據(jù)碳銨的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)；碳銨的濃度為120-240g/l；

步驟2，繼續(xù)并流加入鈷鹽及碳銨溶液，保持步驟1的pH值不變，反應(yīng)2h后沉淀；反應(yīng)的溫度為35-65℃，攪拌速率為50-220r/min；

步驟3，對步驟2沉淀后的溶液進(jìn)行固液分離和干燥，得到小粒徑球形碳酸鈷。

同現(xiàn)有制備方法相比，本發(fā)明主要有以下技術(shù)優(yōu)勢：通過過程控制pH值，維持了碳酸鈷顆粒粒子之間的成核及生長條件的均勻性，使得沉淀及溶液各向同性，這樣可以在已經(jīng)成核的基礎(chǔ)上向外均勻、且成球形的生長，形成球形碳酸鈷。另外，該方法工藝成本低，易于推廣。

實(shí)施例1

將濃度為120g/l的氯化鈷和濃度為220g/l的碳銨混合反應(yīng)，其中氯化鈷的流量為2.5L/h，反應(yīng)過程中調(diào)節(jié)碳銨的流量使得半個(gè)小時(shí)后混合溶液的pH值為7.015，保持pH值不變繼續(xù)放映，在40℃下、以150r/min的速度攪拌，反應(yīng)2個(gè)小時(shí)后沉淀，之后對沉淀后的溶液進(jìn)行固液分離和干燥，得到小粒徑球形碳酸鈷，如圖1及圖2所示。其中激光粒度儀測試D₁₀為18.572μm，D₅₀為34.967μm，D₉₀為50.655μm，二次顆粒電鏡大小在3-5μm之間，可能是激光粒度測試過程中小的球形顆粒的團(tuán)聚所致。

實(shí)施例2

將濃度為60g/l的氯化鈷和濃度為120g/l的碳銨混合反應(yīng)，其中氯化鈷的流量為1L/h，反應(yīng)過程中調(diào)節(jié)碳銨的流量使得半小時(shí)后混合溶液的pH值為7.002，保持pH值不變繼續(xù)反應(yīng)，在35℃下、以220r/min的速度攪拌，反應(yīng)2個(gè)小時(shí)后沉淀，之后對沉淀后的溶液進(jìn)行固液分離和干燥，得到小粒徑球形碳酸鈷，如圖3及圖4所示。其中激光粒度儀測試D₁₀為9.582μm，D₅₀為23.616μm，D₉₀為44.681μm，二次顆粒電鏡大小在3-5μm之間，可能是激光粒度測試過程中小的球形顆粒的團(tuán)聚所致。

實(shí)施例3

將濃度為160g/l的氯化鈷和濃度為240g/l的碳銨混合反應(yīng)，其中氯化鈷的流量為5L/h，反應(yīng)過程中調(diào)節(jié)碳銨的流量使得半小時(shí)后混合溶液的pH值為7.096，保持pH值不變繼續(xù)反應(yīng)，在65℃下、以50r/min的速度攪拌，反應(yīng)2個(gè)小時(shí)后沉淀，之后對沉淀后的溶液進(jìn)行固液分離和干燥，得到小粒徑球形碳酸鈷，如圖5及圖6所示。其中激光粒度儀測試D₁₀為8.603μm，D₅₀為19.409μm，D₉₀為35.255μm，二次顆粒電鏡大小在3-5μm之間，可能是激光粒度測試過程中小的球形顆粒的團(tuán)聚所致。

對比實(shí)驗(yàn)：

將濃度為120g/l的氯化鈷和濃度為220g/l的碳銨混合反應(yīng)，其中氯化鈷的流量為2.5L/h，碳銨的流量為4.6L/h，pH值為7.15，在40℃下、以220r/min的速度攪拌，反應(yīng)2個(gè)小時(shí)后沉淀，之后對沉淀后的溶液進(jìn)行固液分離和干燥，得到小粒徑球形碳酸鈷，如圖7及圖8所示。其中D₁₀為4.401um，D₅₀為11.749um，D₉₀為23.252um。從圖中可以看出，沒有過程控制pH值得到的碳酸鈷分散性和粒度分布差，幾乎不成球。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。