本發明涉及鈷材料制備技術領域，尤其涉及一種球形鈷粉的制備方法。

背景技術：

鈷粉因其具有優良的物理性能和化學性能，而被廣泛應用于硬質合金及電池材料等行業中。而無論是硬質合金行業還是電池材料行業，均對鈷粉的純度、分散性及表面形貌等物理狀態有嚴格的要求，若鈷粉純度不高、分散性不良或者形貌呈樹枝狀或條狀，則會在一定程度上影響硬質合金的機械性能和使用壽命。

目前，國內外制備超細鈷粉的方法比較多，主要有多元醇還原法、電解法、沉淀-熱解離法、氫還原法等。其中，氫還原法由于工藝流程相對簡單，比較適合工業化生產，已經成為國內生產鈷粉的主要方法之一，但目前該方法制備的鈷粉，其形貌主要呈樹枝狀或者短棒狀，球形度較差。而由于前軀體對氫氣還原的鈷粉的顆粒形貌具有較大的影響，也就是前軀體形貌與鈷粉形貌具有一定的繼承性。因此，國內外的研究人員對氫氣還原法的前軀體展開了不少的研究。

申請號為200710075929.0的發明專利公布了一種超細鈷粉的制造工藝，該工藝具體為：碳酸鈷先進行高能球磨，得到超細的碳酸鈷前驅體，然后在還原氣體的氣氛下，還原制備超細球形鈷粉。不過這種球磨生產工藝，容易引入雜質，影響鈷粉的品質。

又如申請號為201010196228.4發明專利公布了一種近球狀聚集態鈷粉的制備方法。該方法以碳酸氫銨為沉淀劑，與鈷鹽溶液并流加入反應器生成前驅體，然后將獲得的碳酸鈷置于還原爐中進行熱分解氫還原，從而得到近球狀聚集態 的鈷粉。

該方法著重控制前軀體的生成，對還原過程的控制并不精細，得到的鈷粉球形化效果并不是十分理想。

技術實現要素：

針對上述現有技術中形貌不佳，球形化不理想等問題，本發明實施例的目的在于提供了一種球形鈷粉的制備方法。

為了達到上述發明目的，本發明實施例采用了如下的技術方案：

一種球形鈷粉的制備方法，至少包括以下步驟：

步驟s01.將鈷鹽溶液和沉淀劑溶液并流混合，進行沉淀反應；

步驟s02.在氧化氣氛下，將步驟s01反應獲得的沉淀物進行動態焙燒；

步驟s03.在還原氣氛下，將步驟s02獲得的產物進行煅燒；

其中，所述動態焙燒溫度為400～800℃，焙燒時間4～8h。

本發明上述實施例提供的球形鈷粉的制備方法，將動態焙燒與氫還原相結合，不需要添加任何表面活性劑，僅動態焙燒即可獲得具有良好流動性的前軀體(co3o4)，從而為氫還原煅燒提供了具有良好流動性的前軀體，最終獲得的鈷粉具有分散性好、顆粒小、粒度均勻可控、球化度高、形貌規整等特點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的球形鈷粉的制備方法的工藝流程圖；

圖2是本發明實施例1提供的球形鈷粉的制備方法制備的co3o4的sem圖。

圖3是本發明實施例1提供的球形鈷粉的制備方法制備的鈷粉sem圖。

圖4是本發明實施例2提供的球形鈷粉的制備方法制備的co3o4的sem圖。

圖5是本發明實施例2提供的球形鈷粉的制備方法制備的鈷粉sem圖。

圖6是本發明實施例3提供的球形鈷粉的制備方法制備的co3o4的sem圖。

圖7是本發明實施例3提供的球形鈷粉的制備方法制備的鈷粉sem圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供一一種球形鈷粉的制備方法，至少包括以下步驟：

步驟s01.將鈷鹽溶液和沉淀劑溶液并流混合，進行沉淀反應；

步驟s02.在氧化氣氛下，將步驟s01反應獲得的沉淀物進行動態焙燒；

步驟s03.在還原氣氛下，將步驟s02獲得的產物進行煅燒；

其中，所述動態焙燒溫度為400～800℃，焙燒時間4～8h。

在一優選的實施例中，上述步驟s01的反應設備為反應釜。由于反應釜自帶攪拌設備，且攪拌速度均勻可控，對反應混合液能夠實現快速均勻混合和避免大顆粒前軀體的生成具有重要作用。在本發明實施例中，控制攪拌速度為150～250rpm。

在一優選實施例中，鈷鹽和沉淀劑按照質量比為1：(1.5～2.0)進行投加，控制沉淀劑稍微過量，有利于鈷鹽的絡合與碳酸鈷成核。

在一優選實施例中，將鈷鹽配置成濃度為80～120g/l的鈷鹽溶液，同時沉淀劑配置成濃度為180～250g/l的沉淀劑溶液。

在一優選實施例中，沉淀劑采用碳酸氫銨，主要是由于這類型的沉淀劑， 最終會分解成氣體而不會引入雜質，不會對產物的純度造成不良影響。

優選地，鈷鹽為氯化鈷，這主要是考慮到反應后氯離子容易清洗，且不易去其他物質發生反應，不會引入雜質。

在一優選實施例中，步驟s01的反應需保持在40～55℃范圍內，能夠明顯提高反應物的化學活性，提高反應速率。

在整個反應中，反應混合液的ph對本發明技術效果的實現具有一定的影響。因此，本發明實施例在反應時，需要調節ph值在6.98～7.30，從而達到控制鈷鹽和沉淀劑的結合速率。

在任何一個實施例中，為保證獲得的前軀體四氧化三鈷具有良好的流動性，在動態焙燒過程中，需有秩序的進行預加熱、預分解，將步驟s01得到的產物置于沸騰爐、流態化爐或回轉窯等設備中，并在爐內流動的氣流下運動、分解，從而達到修飾前軀體四氧化三鈷形貌的作用，使得前軀體四氧化三鈷同時具有良好的分散性。這里的流動氣流為具有氧化性的氣流，具體為空氣或者氧氣。

在一優選實施例中，煅燒的溫度為350～550℃，煅燒時間為1～4h，還原氣氛在該煅燒溫度和煅燒時間內，可以徹底將四氧化三鈷還原為鈷粉。

本發明實施例中，在上述步驟s01反應結束，還包括將反應產物碳酸鈷進行離心或過濾洗滌、干燥處理的步驟。

本發明實施例提供的球形鈷粉的制備方法，不需要添加任何的表面活性劑，并以碳酸氫銨為沉淀劑，產物中不引入其他任何雜質，更重要的是，在還原前增加了動態焙燒工序，優化了前軀體的球形度，降低了粉末的不規則性，使得所制備的前軀體粉末形貌規整，球形度高，粒徑均一，最終使得由前軀體還原得到的鈷粉呈現出純度高、分散性好、顆粒小、粒度均勻可控、球形度好，形貌規整等特點。與此同時，該工藝簡單易行、可以采用連續式生產，生產效率高，并能保證產品批次質量的穩定性，適合大規模工業化生產。

進一步地，本發明實施例提供的球形鈷粉的制備方法合成的鈷粉材料，可應用于鋰離子電池或者硬質合金領域中。

為了更好的體現本發明實施例提供的球形鈷粉的制備方法，下面通過多個實施例進一步說明。

實施例1

(1)配置濃度為80g/l的氯化鈷溶液、濃度為180g/l的碳酸氫銨溶液；

(2)按碳酸氫銨用量為氯化鈷用量的2倍，將碳酸氫銨溶液和氯化鈷溶液并流加入反應釜中，升溫至45℃；

(3)在200rpm的攪拌速度下攪拌，并保持反應溫度為45℃，ph值為7.0～7.1，反應2h，得到超細球形碳酸鈷沉淀物；

(4)將超細球形碳酸鈷進行離心分離、洗滌及干燥，然后在氧氣氣氛下動態焙燒，焙燒溫度為400℃，焙燒8h，得到黑色的前軀體co3o4超細粉體。經檢測，本實施例1獲得的前軀體co3o4超細粉體中，其粒度≤1.0μm。并對獲得的co3o4超細粉體進行sem掃描，掃描結果如說明書附圖2所示；

(5)將獲得的co3o4超細粉體置于還原氣氛氫氣中，以420℃煅燒2h，得到粒度在0.5μm左右的超細球形鈷粉，經sem掃描，其形貌如圖3所示。

實施例2

(1)配置濃度為100g/l的氯化鈷溶液、濃度為200g/l的碳酸氫銨溶液；

(2)按碳酸氫銨用量為氯化鈷用量的1.5倍，將碳酸氫銨溶液和氯化鈷溶液并流加入反應釜中，升溫至50℃；

(3)在250rpm的攪拌速度下攪拌，并保持反應溫度為50℃，ph值為7.1～7.2，反應3h，得到超細球形碳酸鈷沉淀物；

(4)將超細球形碳酸鈷進行離心分離、洗滌及干燥，然后在氧氣氣氛下動態焙燒，焙燒溫度為800℃，焙燒4h，得到黑色的前軀體co3o4超細粉體。經檢測，本實施例2獲得的前軀體co3o4超細粉體中，其粒度≤1.0μm。并對獲得的co3o4超細粉體進行sem掃描，掃描結果如說明書附圖4所示；

(5)將獲得的co3o4超細粉體置于還原氣氛氫氣中，以420℃煅燒2h，得到粒度在0.5μm左右的超細球形鈷粉，經sem掃描，其形貌如圖5所示。

實施例3

(1)配置濃度為120g/l的氯化鈷溶液、濃度為220g/l的碳酸氫銨溶液；

(2)按碳酸氫銨用量為氯化鈷用量的1.8倍，將碳酸氫銨溶液和氯化鈷溶液并流加入反應釜中，升溫至40℃；

(3)在150rpm的攪拌速度下攪拌，并保持反應溫度為40℃，ph值為7.2～7.3，反應3h，得到超細球形碳酸鈷沉淀物；

(4)將超細球形碳酸鈷進行離心分離、洗滌及干燥，然后在氧氣氣氛下動態焙燒，焙燒溫度為550℃，焙燒7h，得到黑色的前軀體co3o4超細粉體。經檢測，本實施例3獲得的前軀體co3o4超細粉體中，其粒度≤1.0μm。并對獲得的co3o4超細粉體進行sem掃描，掃描結果如說明書附圖6所示；

(5)將獲得的co3o4超細粉體置于還原氣氛氫氣中，以52℃煅燒2h，得到粒度在0.5μm左右的超細球形鈷粉，經sem掃描，其形貌如圖7所示。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。