本發明涉及一種功能材料的生產方法，尤其是一種超細鈷粉的制備方法。
背景技術：
鈷是一種重要的戰略金屬，超細鈷粉及其氧化物粉體是生產電池電極、硬質合金、磁性合金、金剛石工具、催化劑載體等產品的重要原材料，在冶金、化工、材料、能源等領域有著廣泛的應用。超細鈷粉及其氧化物粉體一般是通過含碳元素酸根的鈷鹽作為重要前驅體，再進一步煅燒制備而成，這些前驅體包括草酸鈷、碳酸鈷等。
其中，草酸鈷的傳統工業化生產方法，是采用(NH4)2C2O4和CoCl2為原料，通過溶液混合及沉淀方法來制備。傳統生產方法的沉淀反應在酸性環境中完成，維持反應環境的pH在2左右。該工藝雖然成熟穩定，但是仍存在較多問題亟需解決。
首先是固液分離及洗滌的問題。通過沉淀反應生成的草酸鈷粉體，需從溶液中分離出來，并洗滌除去粉體表面吸附夾帶的雜質離子，進一步提高草酸鈷粉體的純度。通常采用的重力沉降法等待時間長，效率低下；而板框過濾法對草酸鈷粉體的截留效果差，反應溶液和洗滌液帶走大量粉體，且由于是濾餅層過濾，粉體粒徑越小，濾餅層就越致密，洗滌效果越差。
另外，傳統生產方法中，分離洗滌后的草酸鈷粉體直接采用烘箱干燥，此時粉體含水量較高，需消耗較多電能，增加成本。
中國發明專利CN1118316C公開了一種無機陶瓷膜集成技術分離洗滌超細粉體，通過加壓的方式，使含固料液在無機陶瓷膜管內錯流過濾，并不斷加入洗滌液洗去超細粉體中的雜質，該方法可以連續操作、效率更高。但是仍存在一些問題，如較高的運行壓力導致運行成本偏高；無機陶瓷膜設備存在較大的死體積，容易導致部分洗滌完成的粉體無法完全排出，降低產品收率；濕法沉淀后的超細粉體需先轉移到膜設備內部，才可進行過濾洗滌，轉移過程中容易造成超細粉體的損失和無法規避的雜質的引入。
技術實現要素：
本發明所要解決的問題是克服現有技術存在的不足，提供一種超細鈷粉的制備方法。
本發明采用中空纖維膜組件浸入反應池溶液中，以抽吸方式分離沉淀物和溶液，該方式所需壓力較低，降低了生產成本，同時，采用抽吸方式進行分離無需轉移含固料液，減少物料損失并避免雜質引入；所抽出的反應池溶液還含有一定量的草酸根或者鈷離子，故對其進行收集，可回用于沉淀反應，即在下一批次生產時，與原料液一同投入反應池中，繼續沉淀有價值的離子。
本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，反應池內溶液抽干后加水進行洗滌，這里所述的抽干并非指純粹地不含水，而是指反應池內肉眼觀察基本不含溶液即可；由于接下來還需加水進行洗滌，所以沒有必要抽得非常干。
本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，對于沉淀物中夾雜的雜質離子，采用加水后抽吸的方式進行洗滌，在外力擾動作用下，水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子作為透析液被抽出，達到凈化沉淀物的效果。
本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，中空纖維膜組件表面沉積的超細粉體，可以用壓縮空氣吹掃落入反應池中，或者用壓縮氣體對組件進行反沖，使超細粉體迅速脫離表面，十分容易恢復通量，無需使用大量的設備沖洗水。
本發明所述的超細鈷粉的制備方法中，在烘干步驟之前，采用玻璃陽光房進行預干燥，大大降低草酸鈷粉體的含水量，減少烘干過程中的電耗。
具體方案如下：
一種超細鈷粉的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取可溶性草酸鹽和可溶性鈷鹽，加水獲得草酸鹽溶液和鈷鹽溶液；
(2)向反應池中加入步驟(1)中獲得的草酸鹽溶液和鈷鹽溶液，恒溫攪拌發生沉淀反應；
(3)將中空纖維膜組件放入反應池液面以下，采用抽吸的方式，將反應池內溶液抽出，反應池內的沉淀物被中空纖維膜組件截留，分布在中空纖維膜組件外表面或留在反應池底，收集所抽出的反應池溶液，作為下一次生產時反應池的底液，循環使用；
(4)反應池內溶液抽干后，向反應池加水并沒過中空纖維膜組件，反復抽吸4-10次，水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子作為透析液被抽出；
(5)將洗滌完畢的沉淀物轉至玻璃陽光房，經晾曬除去水分后進行烘干，獲得草酸鈷粉體；
(6)將步驟(5)中獲得的草酸鈷粉體在惰性氣體的保護氛圍下高溫煅燒，獲得超細鈷粉。
進一步的，所述的步驟(1)中可溶性草酸鹽為草酸鉀、草酸銨中的一種。
進一步的，所述的步驟(1)中可溶性鈷鹽為氯化鈷、乙酸鈷、硝酸鈷、硫酸鈷中的一種。
進一步的，所述的步驟(1)中草酸鹽溶液的摩爾濃度為0.2-2.5mol/L；
任選的，所述的步驟(1)中鈷鹽溶液的摩爾濃度為0.2-2.5mol/L。
進一步的，所述的步驟(2)中加入的草酸鹽溶液中草酸根的摩爾的量與加入的鈷鹽溶液中鈷離子的摩爾的量相等。
進一步的，所述的步驟(2)中恒溫攪拌發生沉淀反應的溫度為25-60℃，反應時間為15-30分鐘，溶液pH值為4.5-7。
進一步的，所述的步驟(3)中抽吸的壓力為0.01-0.07MPa。
進一步的，所述的步驟(5)中烘干的溫度為115-145℃，時間為3-5小時。
進一步的，所述的步驟(6)中高溫煅燒的650-850℃，時間為2-6小時。
進一步的，所述的步驟(6)中超細鈷粉的粒徑為0.1-10μm。
有益效果：本發明所述的超細鈷粉的制備方法，借助中空纖維膜組件以抽吸方式分離沉淀物和溶液，其分離效果好，成本低；抽出的反應池溶液可循環使用，提高原料利用率；借助壓縮空氣使中空纖維膜恢復通量，簡單快速；借助玻璃陽光房對沉淀物進行預干燥，大大降低了其含水量，從而減少烘干過程中的電耗，節約能源。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明技術方案作進一步闡述。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
實施例1
一種超細鈷粉的制備方法，步驟如下：
(1)分別稱取草酸鉀和氯化鈷，加水獲得0.2mol/L的草酸鉀溶液和氯化鈷溶液；
(2)向反應池中加入步驟(1)中獲得的草酸鉀溶液和氯化鈷溶液各100L，25℃下攪拌30分鐘，調節溶液pH為7，生成草酸鈷沉淀；
(3)將中空纖維膜組件放入反應池液面以下，采用抽吸的方式，抽吸的壓力為0.01-0.07MPa，反應池內溶液被抽出，反應池內的沉淀物被中空纖維膜組件截留，分布在中空纖維膜組件外表面或留在反應池底，收集所抽出的反應池溶液，作為下一次生產時反應池的底液，即在下一批次生產時，與原料液一同投入反應池中，繼續沉淀有價值的離子，循環利用；
(4)反應池內溶液抽干后，向反應池加水并沒過中空纖維膜組件，反復抽吸4次，利用水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子如亞鐵離子、鎳離子、銅離子等作為透析液被抽出；
(5)將洗滌完畢的沉淀物轉至玻璃陽光房，經晾曬除去水分后進行烘干，115℃烘干5小時后獲得草酸鈷粉體；
(6)將步驟(5)中獲得的草酸鈷粉體在氮氣氣體的保護氛圍下高溫煅燒，650℃煅燒6小時獲得超細鈷粉。
所獲得的超細鈷粉凈重2.70kg，產率約為91.9％，超細鈷粉中鈷的質量含量大于等于99.8％，粒度分布為0.1-10μm。
實施例2
一種超細鈷粉的制備方法，步驟如下：
(1)分別稱取草酸銨和硫酸鈷，加水獲得2.5mol/L的草酸鉀溶液和氯化鈷溶液；
(2)向反應池中加入步驟(1)中獲得的草酸鉀溶液和氯化鈷溶液各100L，60℃下攪拌15分鐘，調節溶液pH為4.5，生成草酸鈷沉淀；
(3)將中空纖維膜組件放入反應池液面以下，采用抽吸的方式，抽吸的壓力為0.01-0.07MPa，反應池內溶液被抽出，反應池內的沉淀物被中空纖維膜組件截留，分布在中空纖維膜組件外表面或留在反應池底，收集所抽出的反應池溶液，作為下一次生產時反應池的底液，即在下一批次生產時，與原料液一同投入反應池中，繼續沉淀有價值的離子，循環利用；
(4)反應池內溶液抽干后，向反應池加水并沒過中空纖維膜組件，反復抽吸10次，利用水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子如亞鐵離子、鎳離子、銅離子等作為透析液被抽出；
(5)將洗滌完畢的沉淀物轉至玻璃陽光房，經晾曬除去水分后進行烘干，145℃烘干3小時后獲得草酸鈷粉體；
(6)將步驟(5)中獲得的草酸鈷粉體在氮氣氣體的保護氛圍下高溫煅燒，850℃煅燒2小時獲得超細鈷粉。
所獲得的超細鈷粉凈重34.88kg，產率約為95.0％，超細鈷粉中鈷的質量含量大于等于99.8％，粒度分布為0.1-10μm。
實施例3
一種超細鈷粉的制備方法，步驟如下：
(1)分別稱取草酸鉀和硝酸鈷，加水獲得1mol/L的草酸鉀溶液和氯化鈷溶液；
(2)向反應池中加入步驟(1)中獲得的草酸鉀溶液和氯化鈷溶液各100L，40℃下攪拌20分鐘，調節溶液pH為6，生成草酸鈷沉淀；
(3)將中空纖維膜組件放入反應池液面以下，采用抽吸的方式，抽吸的壓力為0.01-0.07MPa，反應池內溶液被抽出，反應池內的沉淀物被中空纖維膜組件截留，分布在中空纖維膜組件外表面或留在反應池底，收集所抽出的反應池溶液，作為下一次生產時反應池的底液，即在下一批次生產時，與原料液一同投入反應池中，繼續沉淀有價值的離子，循環利用；
(4)反應池內溶液抽干后，向反應池加水并沒過中空纖維膜組件，反復抽吸7次，利用水對沉淀物進行洗滌，洗滌溶液攜帶雜質離子如亞鐵離子、鎳離子、銅離子等作為透析液被抽出；
(5)將洗滌完畢的沉淀物轉至玻璃陽光房，經晾曬除去水分后進行烘干，125℃烘干4小時后獲得草酸鈷粉體；
(6)將步驟(5)中獲得的草酸鈷粉體在氬氣氣體的保護氛圍下高溫煅燒，750℃煅燒4小時獲得超細鈷粉。
所獲得的超細鈷粉凈重13.56kg，產率約為92.3％，超細鈷粉中鈷的質量含量大于等于99.8％，粒度分布為0.1-10μm。
盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。