CN103172125A - 一种四氧化三钴的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种了四氧化三钴的生产方法，首先在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液，所述料液为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%；然后在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应，再依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴。本发明通过向反应釜内通入含有四氧化三钴的料液，代替通入单纯的去离子水，所述料液含有大量的颗粒物质，能较快地吸附反应产生的微小四氧化三钴颗粒，使颗粒长大速度加快，从而能直接做出所需目标粒径的四氧化三钴产品，反应刚开始即可进入正常的生产模式，而无需等待产生的颗粒聚集的过程，大大节省了工作时间，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，特别涉及一种四氧化三钴的生产方法。
背景技术
四氧化三钴主要用于生产锂离子电池正极材料钴酸锂，由于锂离子电池的广泛应用，目前对四氧化三钴的需求也日益增多。
一般说来，生产四氧化三钴的传统方法是：首先在反应釜里通入一定量的去离子水，开启搅拌桨，用并流的方式将碱溶液和钴盐溶液通入所述反应釜内，然后升温至50℃以上，并控制pH值在10～10.2之间，使碱溶液和钴盐溶液在一定流量下进行反应，生成四氧化三钴。此时，反应釜内的四氧化三钴颗粒较小，需经过至少两天的开机生产过渡期，才能使四氧化三钴产品达到符合要求的目标粒径。
在化工生产中，反应釜开机是很重要的，而生产四氧化三钴的传统方法需要进行至少两天的开机生产过渡期，开机后达到产品目标粒径的时间较长，导致影响生产效率。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供一种四氧化三钴的生产方法，该方法能提高四氧化三钴的开机产品品质，在开机后即进入正常的生产模式。
本发明提供一种四氧化三钴的生产方法，包括以下步骤：
首先在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液，所述料液为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%；
然后在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应，再依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴。
优选的，在通入的料液和去离子水的混合液中，所述去离子水和料液的体积比为3:1～1:1。
优选的，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应之前，将所述反应釜内升温至50℃以上。
优选的，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应之前，将所述反应釜内pH值调节至10～10.2。
优选的，在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液后，在所述反应釜内开始搅拌。
优选的，采用并流的方式，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应。
优选的，所述钴盐溶液的流量为280L/h～320L/h。
优选的，所述钴盐溶液的浓度为90g/L～95g/L。
优选的，所述碱溶液的流量为100L/h～120L/h。
优选的，所述碱溶液的浓度为8mol/L～9.5mol/L。
与现有技术相比，本发明首先将料液或料液和去离子水的混合液通入反应釜内，所述料液为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%；然后将碱溶液和钴盐溶液通入所述反应釜内进行反应，再依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴。本发明通过向反应釜内通入含有四氧化三钴的料液，代替通入单纯的去离子水，所述料液含有大量的颗粒物质，能较快地吸附反应产生的微小四氧化三钴颗粒，使颗粒长大速度加快，从而能直接做出所需目标粒径的四氧化三钴产品，反应刚开始即可进入正常的生产模式，而无需等待产生的颗粒聚集的过程，大大节省了工作时间，提高了工作效率。
进一步的，本发明在反应开始前，把反应釜内pH值控制在10～10.2，减少了pH值偏离该目标值的时间，提高了产品的品质，开机后即可达到正常生产模式。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供了一种四氧化三钴的生产方法，包括以下步骤：
首先在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液，所述料液为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%；
然后在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应，再依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴。
本发明提供的生产方法可以快速制备四氧化三钴，而无需进行至少两天的开机生产过渡期，提高了工作效率，且方法简便。
在生产线上，本发明实施例在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液，所述料液为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%。
本发明以料液或料液和去离子水的混合液为开机加入的原始液体，所述料液含有四氧化三钴，为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%，即所述料液含有大量的颗粒物质。
在本发明中，所述料液中四氧化三钴的粒径优选为4.0微米～5.0微米。本发明对所述料液的来源没有特殊限制，优选为制备四氧化三钴的其他反应釜溢流出来的反应液，操作更为简便，且更节约生产成本。
本发明对所述反应釜没有特殊限制，采用本领域常用的反应釜即可。所述料液或料液和去离子水的混合液的通入量可根据反应釜的大小等因素而定，如可在反应釜内通入4000L的料液或料液和去离子水的混合液。在通入的料液和去离子水的混合液中，所述去离子水和料液的体积比优选为3:1～1:1。
在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液后，本发明优选在所述反应釜内开始搅拌，使通入的料液不容易在反应釜底部沉积，利于生产。所述搅拌为本领域技术人员熟知的技术手段，可以通过开启反应釜内的搅拌桨实现，本发明对所述搅拌没有特殊限制。
在通入所述开机的原始液体后，本发明实施例在所述反应釜内再通入碱溶液和钴盐溶液进行反应，依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴产品。
本发明以碱溶液和钴盐溶液为原料进行反应，再依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴。所述钴盐为本领域常用的钴盐，优选为硫酸钴和/或氯化钴；所述碱为本领域常用的碱，优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
本发明优选采用并流的方式，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应。其中，所述钴盐溶液的流量优选为280L/h～320L/h，更优选为290L/h～310L/h；所述钴盐溶液的浓度优选为90g/L～95g/L。所述碱溶液的流量优选为100L/h～120L/h，更优选为110L/h～120L/h；所述碱溶液的浓度优选为8mol/L～9.5mol/L，更优选为9mol/L～9.5mol/L。
在本发明中，所述反应优选在温度为50℃以上、pH值为10～10.2的条件下进行，所述反应的温度更优选为60℃～70℃。
在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应之前，本发明优选将所述反应釜内升温至50℃以上，优选通入蒸汽，使所述反应釜内加热到此目标温度再开始反应，利于缩短开机生产过渡的时间，提高效率。
在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应之前，本发明优选将所述反应釜内pH值调节至10～10.2，在开始反应前将pH值控制到此目标pH值，减少了pH值偏离目标值的时间，提高了产品的品质，开机后即可达到正常生产模式。
反应后，本发明实施例将反应后的物料再依次经过陈化、洗涤、过滤、烘干和煅烧，过筛后进行包装，得到四氧化三钴产品。所述陈化、洗涤、过滤、烘干、煅烧、过筛和包装均为本领域技术人员熟知的技术手段，本发明没有特殊限制，其中，反应后的物料可以从反应釜溢流口进入陈化釜进行陈化；所述过滤可以为压滤。
得到四氧化三钴产品后，本发明对其进行质量指标检测。检测方法为本领域技术人员熟知的方法，检测结果表明，开机生产进行1天后，所得产品的粒径较大，已符合所需的粒径要求。
本发明采用含有四氧化三钴的料液，代替单纯的去离子水通入反应釜内，所述料液含有大量的颗粒物质，能较快地吸附反应产生的微小四氧化三钴颗粒，使颗粒长大速度加快，从而能直接做出所需目标粒径的四氧化三钴产品，反应刚开始即可进入正常的生产模式，而无需等待产生的颗粒聚集的过程，大大节省了工作时间，提高了工作效率。并且，本发明的方法简便易行，成本较低。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的四氧化三钴的生产方法进行具体描述。
以下实施例中使用的料液为四氧化三钴悬浮液，为制备四氧化三钴的其他反应釜溢流出来的反应液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%、粒径为4.0微米～5.0微米。
实施例1
在生产线上，在反应釜内通入3000L去离子水和1000L料液，开启搅拌桨，用蒸汽加热到60℃，调节pH值到10.1，然后将浓度为90g/L的氯化钴溶液和浓度为9.5mol/L的氢氧化钠溶液并流通入所述反应釜内进行反应，其中，氯化钴溶液的流量为300L/h，氢氧化钠溶液的流量为120L/h，再依次经过洗涤、压滤、烘干和煅烧，过筛后进行包装，得到四氧化三钴产品。
对所述产品进行检测，生产进行1天后，产品的松装密度为0.82g/cm3，粒径为：D10=2.44微米、D50=3.20微米、D90=4.18微米；
生产进行2天后，产品的松装密度为1.35g/cm3，粒径为：D10=2.86微米、D50=4.28微米、D90=5.48微米。
实践表明，本发明能提高四氧化三钴的开机产品品质，在开机后即进入正常的生产模式。
比较例1
在生产线上，在反应釜内通入4000L去离子水，开启搅拌桨，然后将浓度为90g/L的氯化钴溶液和浓度为9.5mol/L的氢氧化钠溶液并流通入所述反应釜内，用蒸汽加热到60℃，调节pH值到10.1，进行反应，其中，氯化钴溶液的流量为300L/h，氢氧化钠溶液的流量为120L/h，再依次经过洗涤、压滤、烘干和煅烧，过筛后进行包装，得到四氧化三钴产品。
对所述产品进行检测，生产进行1天后，反应釜内的产物不能沉淀；
生产进行2天后，产品的松装密度为0.56g/cm3，粒径为：D10=0.71微米、D50=1.69微米、D90=3.10微米；
生产进行3天后，产品的松装密度为1.40g/cm3，粒径为：D10=0.71微米、D50=1.69微米、D90=3.10微米。
实施例2
在生产线上，在反应釜内通入2000L去离子水和2000L料液，开启搅拌桨，用蒸汽加热到60℃，调节pH值到10.1，然后将浓度为90g/L的氯化钴溶液和浓度为9.5mol/L的氢氧化钠溶液并流通入所述反应釜内进行反应，其中，氯化钴溶液的流量为300L/h，氢氧化钠溶液的流量为120L/h，再依次经过洗涤、压滤、烘干和煅烧，过筛后进行包装，得到四氧化三钴产品。
对所述产品进行检测，生产进行1天后，产品的松装密度为0.98g/cm3，粒径为：D10=2.13微米、D50=3.77微米、D90=4.83微米；
生产进行2天后，产品的松装密度为1.47g/cm3，粒径为：D10=3.47微米、D50=4.50微米、D90=5.73微米。
实践表明，本发明能提高四氧化三钴的开机产品品质，在开机后即进入正常的生产模式。
实施例3
在生产线上，在反应釜内通入4000L料液，开启搅拌桨，用蒸汽加热到60℃，调节pH值到10.1，然后将浓度为90g/L的氯化钴溶液和浓度为9.5mol/L的氢氧化钠溶液并流通入所述反应釜内进行反应，其中，氯化钴溶液的流量为300L/h，氢氧化钠溶液的流量为120L/h，再依次经过洗涤、压滤、烘干和煅烧，过筛后进行包装，得到四氧化三钴产品。
对所述产品进行检测，生产进行1天后，产品的松装密度为1.48g/cm3，粒径为：D10=3.56微米、D50=4.88微米、D90=6.34微米；
生产进行2天后，产品的松装密度为1.65g/cm3，粒径为：D10=3.86微米、D50=5.10微米、D90=7.18微米。
实践表明，本发明能提高四氧化三钴的开机产品品质，在开机后即进入正常的生产模式。
由以上实施例和比较例可知，本发明能直接做出所需目标粒径的四氧化三钴产品，反应刚开始即可进入正常的生产模式，而无需等待产生的颗粒聚集的过程，大大节省了工作时间，提高了工作效率。并且，本发明的方法简便易行，成本较低。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种四氧化三钴的生产方法，包括以下步骤：
首先在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液，所述料液为四氧化三钴悬浮液，所述四氧化三钴的质量占四氧化三钴悬浮液总质量的50%；
然后在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应，再依次经过陈化、过滤和煅烧，得到四氧化三钴。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在通入的料液和去离子水的混合液中，所述去离子水和料液的体积比为3:1～1:1。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应之前，将所述反应釜内升温至50℃以上。
4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应之前，将所述反应釜内pH值调节至10～10.2。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，在反应釜内通入料液或料液和去离子水的混合液后，在所述反应釜内开始搅拌。
6.根据权利要求1～5任一项所述的生产方法，其特征在于，采用并流的方式，在所述反应釜内通入碱溶液和钴盐溶液进行反应。
7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述钴盐溶液的流量为280L/h～320L/h。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，所述钴盐溶液的浓度为90g/L～95g/L。
9.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于，所述碱溶液的流量为100L/h～120L/h。
10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述碱溶液的浓度为8mol/L～9.5mol/L。
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