[发明专利]一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法

说明书

本发明公开了一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法，该方法通过如下步骤实现：1)分别配制碳酸盐溶液和钴盐溶液；2)将碳酸盐溶液和钴盐溶液对加进入反应器中，进料过程中保持钴盐溶液的流量不变，通过调节碳酸盐溶液的流量控制体系的pH值，并在搅拌下进行反应，再降低搅拌速率并进行陈化，获得碳酸钴混合浆料；3)将碳酸钴混合浆料打入离心机进行固液分离，获得碳酸钴粗品；4)采用纯水对碳酸钴粗品进行洗涤、干燥，获得高密度、低氯碳酸钴。采用本发明方法制备碳酸钴，使得碳酸钴晶粒中吸附的Cl离子尽可能多和洗涤水接触，并洗涤出Cl离子，从而制备出Cl离子含量低于50ppm的碳酸钴。

技术领域

本发明属于碳酸钴的制备技术领域，具体涉及一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法。

背景技术

氯化钴体系制备的碳酸钴前驱体被大规模产业化应用制备钴粉并延伸到硬质合金领域、制备四氧化三钴且延伸至锂离子电池领域等，随着应用端钴粉及四氧化三钴产业链的不断完善及升级，下游客户对其碳酸钴前驱体的要求也越来越高，对其杂质、物理指标及形貌的要求也不断提高。

碳酸钴的密度及FSSS粒径是其基本的物理指标，反应颗粒宏观或微观的颗粒结构，其指标和碳酸钴下游产品物理指标及性能息息相关；杂质含量包括各种阳离子和阴离子，比较典型的杂质有氯离子；氯离子具有极高的极性，促进腐蚀反应，又具有很强的穿透性，容易穿透各种钝化膜，造成不锈钢开裂，对设备危害极大，同时前驱体碳酸钴中的Cl离子还会引入后端的产品中，对硬质合金或者锂离子电池造成危害，由于氯化钴体系液相沉淀法制备的碳酸钴不可避免的会引入氯离子，而行业又要求氯离子含量要维持在很低的水平，因此该体系下低氯离子碳酸钴的研究便尤为重要。

产业化对Cl离子强化洗涤方法是增加洗涤水量、延长洗涤时间、或者洗涤温度，但因为碳酸钴对氯离子的吸附、包裹及部分氯化碱式碳酸钴的复盐，一旦洗涤达到了平衡状态，碳酸钴中Cl离子含量随水量的增加将几乎无法减少。行业内研究沉淀过程中Cl离子的控制方法有电渗析法，或者直接降低反应物氯化钴浓度，但是这两种方法前者流程复杂，产业化过程不易大规模实施，后者需要增加低浓度氯化钴的配置系统，生产效率低，并且废水量增多，都不适用于大规模产业化。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法，解决了现有技术获得的碳酸钴中、松装密度大、FSSS粒径大时氯离子的含量大，从而导致其氯离子含量高、用途受限的问题。

为达到上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种高密度、低氯碳酸钴的制备方法，该方法通过如下步骤实现：

步骤1，分别配制碳酸根离子浓度为150～240g/L的碳酸盐溶液和钴离子浓度为120～140g/L的钴盐溶液；

步骤2，将步骤1中所述的碳酸盐溶液和钴盐溶液对加进入反应器中，进料过程中保持钴盐溶液的流量不变，通过调节碳酸盐溶液的流量控制体系的pH值为6.95～7.1，并在搅拌速率为90～110r/min下进行反应，再降低搅拌速率至45～55r/min进行陈化，获得碳酸钴混合浆料；

步骤3，将步骤2获得的碳酸钴混合浆料打入离心机进行固液分离，获得碳酸钴粗品；

步骤4，采用纯水对所述步骤3获得的碳酸钴粗品进行洗涤、干燥，获得高密度、低氯碳酸钴。

优选地，所述步骤1中，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种；所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的至少一种。

优选地，所述步骤2中，所述钴盐溶液的流量为10～20L/h。

优选地，所述步骤2中，所述反应温度为50～60℃，反应时间3-5h。

优选地，所述步骤2中，所述陈化温度为60～70℃，陈化时间为3-5h。

优选地，所述步骤4中，所述碳酸钴与纯水的固液比为10:1。