一种粗颗粒大FSSS碳酸钴的制备方法与流程

一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法
技术领域
1.本发明属于碳酸钴的制备技术领域，具体涉及一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，民用领域盾构机、切割机等所需的硬质合金领域趋于国产化，对硬质合金所需的材料要求却越来越严格，而钴粉的质量对合金的性能有很大的影响，尤其是在合金产品质量和稳定性上受到厂商的重视，这是因为，目前在合金产品在生产过程中仍存在重现性和产能比较低的问题，要相解决此类问题，必须研究出具有流动性能好、粒度大、费氏粒度高的碳酸钴，这样才能提高产线产能的同时，碳酸钴的整体物理性能得到提高，从而满足下游客户的产品需求。而现有制备得到的碳酸钴的流动性能和粒度普遍还是偏小，费氏粒度基本都在1.0以内，因此，研究大费氏粒度以及流动性好的碳酸钴仍然是现阶段研发人员主要攻克的主题之一。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明目的在于提供一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，解决了现有技术制备得到的碳酸钴的流动性能偏小、粒度偏小、费氏粒度基本都在1.0μm以内，从而导致筛分过程偏慢，严重影响产能以及不利于控制反应的稳定性的问题。
4.为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
5.s1、分别配制钴盐溶液和碳酸盐溶液，待用；
6.s2、向反应器中加入纯水底液和一定量的所述碳酸盐溶液；
7.s3、在搅拌的状态下将所述钴盐溶液和碳酸盐溶液同时加入至含有底液的反应器中，且维持钴流量不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的ph值在7.0～7.3进行反应，直至生成的产物的粒径d50为7.5～10.0μm时，停止反应，获得浆料成品；
8.s4、对所述s3中获得的浆料成品进行压滤、搅洗，获得搅洗后的碳酸钴浆料；
9.s5、将所述步骤s4获得的搅洗后的碳酸钴浆料进行闪蒸干燥，获得粗颗粒大fsss碳酸钴。
10.优选地，所述步骤1中，所述钴盐溶液的浓度为100～150g/l；所述碳酸盐溶液的浓度为200～250g/l。
11.优选地，所述步骤2中，加入所述纯水底液的体积与所述反应容器的容积的比例为(0.1875～0.28125)：1，加入所述碳酸盐的体积与所述反应容器的容积的比例为(0.00125～0.003125)：1。
12.优选地，所述步骤2中，所述纯水底液的温度为50～60℃。
13.优选地，所述步骤3中，所述钴盐溶液的流量为400～800l/h，所述碳酸盐溶液的流量为800～1200l/h；所述反应时间为4～8h。
14.优选地，所述步骤3中，所述搅拌速度为1200～1800rpm。
15.优选地，所述s4具体包括如下步骤：
16.s4.1、对所述s3中获得的浆料成品抽至压滤机中进行压滤，将母液压榨干净，制得一次湿料碳酸钴，再将湿料碳酸钴加入至热纯水中进行一次浆化搅洗10～30min，获得一次搅洗后的碳酸钴浆料；
17.s4.2、将所述一次搅洗后的碳酸钴浆料抽至压滤机中进行压滤，制得二次湿料碳酸钴，再将二次湿料碳酸钴加入至80-90℃热纯水中进行二次浆化搅洗 10～30min，获得二次搅洗后的碳酸钴浆料。
18.优选地，所述s4.1中，所述一次浆化搅洗时，所述一次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为(10～20)：1；所述s4.2中，所述二次浆化搅洗时，所述二次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为(10～20)：1。
19.优选地，所述s4.2中，所述热纯水的温度为80～90℃。
20.优选地，所述s5中获得粗颗粒大fsss碳酸钴的粒径为7～10μm。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.(1)由于本发明的制备方法采用维持钴盐溶液的流量不变，仅通过控制碳酸盐溶液的流量来控制反应体系的ph值，并通过控制反应时间、反应温度等较少的参数以及反应生成的产物需要达到的d50的具体数值范围的情况下，就可以制备得到粗颗粒大fass的碳酸钴，所以本发明的制备方法生产效率高且能够实现批量化和规模化的生产；
23.(2)本发明是采用先向含有底液纯水的反应器中加入一定量的碳酸钴，再将一定浓度的钴盐溶液和一定浓度的碳酸盐同时加入至上述反应器中进行中和沉淀反应，制备得到浆料成品，即碳酸钴的浆料成品；最后，经过搅洗、闪蒸和干燥，成功制备得到目标碳酸钴；且经过检测发现，通过本发明的方法制备得到的目标碳酸钴为粗颗粒且费氏粒度较高的碳酸钴。
24.(3)通过本发明方法制备得到的碳酸钴具有流动性能好、粒度大、费氏粒度高的碳酸钴，这样不仅提高了碳酸钴的流动性能，而且也有效的满足了下游客户的产品需求。
附图说明
25.图1是本发明实施例1获得的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法的一种电镜扫描图；
26.图2是本发明实施例1获得的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法的另一种电镜扫描图；
27.图3是对比例获得的一种碳酸钴的电镜扫描图；
28.图4是对比例获得的另一种碳酸钴的电镜扫描图。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，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。
30.以下实施例在配制钴盐溶液时，采用的钴盐可以是氯化钴、硫酸钴或硝酸钴等在
水中能够完全电离的钴盐溶液；
31.以下实施例在配置碳酸盐溶液时，采用的溶质为能够在水中电离出碳酸根离子的盐，例如可以是碳酸氢铵、碳酸铵或碳酸氢钠等。
32.以下实施例中所用的反应器均为反应釜。
33.本实施例提供的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
34.s1、分别配制钴离子浓度为100～150g/l的氯化钴溶液和浓度为200～250g/l 的碳酸氢铵溶液，待用；
35.s2、选用16m3的反应釜作为反应器，向该合成容器中加入3000～4500l 的底液纯水，加热至50～60℃，再向该反应釜中加入s1中配制的碳酸氢铵溶液20～50l；
36.s3、在1200～1800rpm的搅拌速度下，将s1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为400～800l/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的ph值在7.0～7.3，直至生成的产物的粒径d50为7.5～10.0μm时，停止反应，获得浆料成品；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为800～1200l/h；
37.s4、对s3中获得的浆料成品抽至压滤机中进行压滤，将母液压榨干净，制得一次湿料碳酸钴，再将湿料碳酸钴加入至80～90℃的热纯水中进行一次浆化搅洗10～30min，获得一次搅洗后的碳酸钴浆料，其中，一次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为(10～20)：1；
38.将一次搅洗后的碳酸钴浆料抽至压滤机中进行压滤，制得二次湿料碳酸钴，再将二次湿料碳酸钴加入至热纯水中进行二次浆化搅洗10～30min，获得二次搅洗后的碳酸钴浆料；其中，二次浆化搅洗时，所述二次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为(10～20)：1；
39.s5、将所述步骤s4获得的二次搅洗后的碳酸钴浆料进行闪蒸干燥，获得粒径d50为7～10μm的目标碳酸钴。
40.以下为具体实施例：
41.实施例1
42.本实施例提供的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
43.s1、分别配制钴离子浓度为130g/l的氯化钴溶液和浓度为220g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
44.s2、选用16m3的反应釜作为反应器，向该合成容器中加入4000l的底液纯水，加热至50～60℃，再向该反应釜中加入s1中配制的碳酸氢铵溶液40l；
45.s3、将s1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为640l/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的ph值在7.0～7.3，直至生成的产物的粒径d50为7.5～10.0μm时，停止反应，获得浆料成品；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为800～1200l/h；
46.s4、对s3中获得的浆料成品抽至压滤机中进行压滤，将母液压榨干净，制得一次湿料碳酸钴，再将湿料碳酸钴加入至85℃的热纯水中进行一次浆化搅洗min，获得一次搅洗后的碳酸钴浆料，其中，一次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为：1；
47.将一次搅洗后的碳酸钴浆料抽至压滤机中进行压滤，制得二次湿料碳酸钴，再将二次湿料碳酸钴加入至热纯水中进行二次浆化搅洗min，获得二次搅洗后的碳酸钴浆料；其中，二次浆化搅洗时，所述二次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为：1；
48.s5、将所述步骤s4获得的二次搅洗后的碳酸钴浆料进行闪蒸干燥，获得目标碳酸
钴。
49.实施例2
50.本实施例提供的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
51.s1、分别配制钴离子浓度为100g/l的氯化钴溶液和浓度为200g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
52.s2、选用16m3的反应釜作为反应器，向该合成容器中加入3000l的底液纯水，加热至50～60℃，再向该反应釜中加入s1中配制的碳酸氢铵溶液20l；
53.s3、在1200rpm的搅拌速度下，将s1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为400l/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的ph值在7.0～7.3，直至生成的产物的粒径d50为 9.0～10.0μm时，停止反应，获得浆料成品；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为 800～1200l/h；
54.s4、对s3中获得的浆料成品抽至压滤机中进行压滤，将母液压榨干净，制得一次湿料碳酸钴，再将湿料碳酸钴加入至80℃的热纯水中进行一次浆化搅洗10min，获得一次搅洗后的碳酸钴浆料，其中，一次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为10：1；
55.将一次搅洗后的碳酸钴浆料抽至压滤机中进行压滤，制得二次湿料碳酸钴，再将二次湿料碳酸钴加入至热纯水中进行二次浆化搅洗10min，获得二次搅洗后的碳酸钴浆料；其中，二次浆化搅洗时，所述二次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为10：1；
56.s5、将所述步骤s4获得的二次搅洗后的碳酸钴浆料进行闪蒸干燥，获得目标碳酸钴。
57.实施例3
58.本实施例提供的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
59.s1、分别配制钴离子浓度150g/l的氯化钴溶液和浓度为250g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
60.s2、选用16m3的反应釜作为反应器，向该合成容器中加入4500l的底液纯水，加热至50～60℃，再向该反应釜中加入s1中配制的碳酸氢铵溶液50l；
61.s3、在1800rpm的搅拌速度下，将s1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为800l/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的ph值在7.0～7.3，直至生成的产物的粒径d50为 7.5～10.0μm时，停止反应，获得浆料成品；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为 800～1200l/h；
62.s4、对s3中获得的浆料成品抽至压滤机中进行压滤，将母液压榨干净，制得一次湿料碳酸钴，再将湿料碳酸钴加入至90℃的热纯水中进行一次浆化搅洗30min，获得一次搅洗后的碳酸钴浆料，其中，一次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为20：1；
63.将一次搅洗后的碳酸钴浆料抽至压滤机中进行压滤，制得二次湿料碳酸钴，再将二次湿料碳酸钴加入至热纯水中进行二次浆化搅洗30min，获得二次搅洗后的碳酸钴浆料；其中，二次浆化搅洗时，所述二次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为20：1；
64.s5、将所述步骤s4获得的二次搅洗后的碳酸钴浆料进行闪蒸干燥，获得粒径d50为8.45μm的目标碳酸钴。
65.实施例4
66.本实施例提供的一种粗颗粒大fsss碳酸钴的制备方法，该方法包括如下步骤：
67.s1、分别配制钴离子浓度为120g/l的氯化钴溶液和浓度为220g/l的碳酸氢铵溶液，待用；
68.s2、选用16m3的反应釜作为反应器，向该合成容器中加入3500l的底液纯水，加热至50～60℃，再向该反应釜中加入s1中配制的碳酸氢铵溶液50l；
69.s3、在1800rpm的搅拌速度下，将s1中配制的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液同时加入至上述反应釜中，且维持钴流量为800l/h不变，通过调节所述碳酸盐溶液的流量控制反应体系的ph值在7.0～7.3，直至生成的产物的粒径d50为7.5～10.0μm时，停止反应，获得浆料成品；其中，碳酸氢铵溶液的流量范围为 800～1200l/h；
70.s4、对s3中获得的浆料成品抽至压滤机中进行压滤，将母液压榨干净，制得一次湿料碳酸钴，再将湿料碳酸钴加入至80℃的热纯水中进行一次浆化搅洗20min，获得一次搅洗后的碳酸钴浆料，其中，一次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为20：1；
71.将一次搅洗后的碳酸钴浆料抽至压滤机中进行压滤，制得二次湿料碳酸钴，再将二次湿料碳酸钴加入至热纯水中进行二次浆化搅洗20min，获得二次搅洗后的碳酸钴浆料；其中，二次浆化搅洗时，所述二次湿料碳酸钴与热纯水的质量比为20：1；
72.s5、将所述步骤s4获得的二次搅洗后的碳酸钴浆料进行闪蒸干燥，获得粒径d50为8.46μm的目标碳酸钴。
73.对比例1
74.本对比例与实施例1相比，制备方法相同，不同的是底液中加入浓度相同的碳酸氢胺的体积不同，本对比例中底液中加入浓度相同的碳酸氢胺的体积为 200l。
75.对比例2
76.本对比例与实施例1相比，制备方法相同，不同的是底液中加入浓度相同的碳酸氢胺的体积不同，本对比例中底液中加入浓度相同的碳酸氢胺的体积为 100l。
77.对比例3
78.本对比例与实施例1相比，制备方法相同，不同的是底液中加入浓度相同的碳酸氢胺的体积不同，本对比例中底液中加入浓度相同的碳酸氢胺的体积为300l。
79.为了验证本发明获得的碳酸钴是否为粗颗粒(7.5～10μm)大fass(3.0～ 5.0)的碳酸钴，现对实施例1～4获得的目标碳酸钴以及对比例1-3获得的碳酸钴的粒径d50、费氏粒度以及松装密度进行检测，检测结果如下表1所示：
80.表1实施例1-4和对比例1-3获得的碳酸钴的物理性能检测数据
81.序号d50/μm费氏粒度松装密度/g/cm3实施例18.494.491.30实施例28.454.461.27实施例38.434.481.28实施例48.474.471.26对比例18.493.251.19对比例28.453.231.16对比例38.473.241.18
82.通过表1中的数据可知，本发明实施例获得的碳酸钴的粒径d50与对比例获得的碳酸钴的粒径d50均位于8.4～8.5μm，也就是说均属于粗颗粒的范畴，但本发明实施例获得的
碳酸钴的费氏粒度高达4.49，而对比例获得的碳酸钴的费氏粒度为3.25，这足以说明，在粒径d50相同或相近的情况下，本发明实施例获得的碳酸钴的费氏粒度和松装密度均大于对比例获得的碳酸钴的费氏粒度松装密度。
83.另外，对本发明实施例1和对比例1获得的碳酸钴进行电镜扫描检测，检测结果分别如图1、图2、图3和图4所示，从图中同样可以看出，本实施例以及对比例制备得到的碳酸钴均为粒径d50为8.4～8.5μm的粗颗粒碳酸钴，而本发明实施例获得的碳酸钴的费氏粒度大于对比例获得的碳酸钴的费氏粒度；本发明实施例获得的碳酸钴的松装密度也大于对比例获得的碳酸钴的松装密度。
84.综上所述，通过采用本发明方法能够高效率、规模化以及批量化生产出粗颗粒、大fass的碳酸钴。
85.此外，1)由于本发明的制备方法采用维持钴盐溶液的流量不变，仅通过控制碳酸盐溶液的流量来控制反应体系的ph值，并通过控制反应时间、反应温度等较少的参数以及反应生成的产物需要达到的d50的具体数值范围的情况下，就可以制备得到粗颗粒大fass的碳酸钴，所以本发明的制备方法生产效率高且能够实现批量化和规模化的生产；
86.2)本发明是采用先向含有底液纯水的反应器中加入一定量的碳酸钴，再将一定浓度的钴盐溶液和一定浓度的碳酸盐同时加入至上述反应器中进行中和沉淀反应，制备得到浆料成品，即碳酸钴的浆料成品；最后，经过搅洗、闪蒸和干燥，成功制备得到目标碳酸钴；且经过检测发现，通过本发明的方法制备得到的目标碳酸钴为粗颗粒且费氏粒度较高的碳酸钴。
87.3)通过本发明方法制备得到的碳酸钴具有流动性能好、粒度大、费氏粒度高的碳酸钴，这样不仅提高了碳酸钴的流动性能，而且也有效的满足了下游客户的产品需求。
88.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。