四氧化三钴的制造方法

背景技术

四氧化三钴的制造方法有许多种，例如专利号为JP10324523的日本专利，其生产四氧化三钴的方法是用过量碱水溶液使钴盐水溶液生成氢氧化亚钴悬浮体，再用吹含氧气体或加过氧化氢氧化其中钴为三价钴，形成氢氧化钴，再制成四氧化三钴，此法过程冗长，洗涤过滤很困难(因氢氧化钴是细少胶状沉淀)且所得产物粒径很细，不能用于特定的用途。又例如申请号为0211970(2002.04.22)的中国专利，其生产方法是用钴盐溶液在PH4.0-5.5时用络合沉淀剂进行沉淀，再过滤洗涤烘干煅烧5-25h再分级而得到四氧化三钴，此法过滤，洗涤仍然费事，煅烧25h时间长，煅烧温度可达1000℃能耗高，且四氧化三钴会分解为氧化亚钴，可见煅烧条件不可信。再例如，申请号为3148092.6的中国专利(2004.01.28公开)是用生成碱式碳酸钴沉淀过滤，洗涤、干燥后再用过氧化氢处理，再过滤洗涤干燥，显然流程太长，不经济。以上方法的共同缺点是沉淀过滤，洗涤，烘干步骤多，时间长，洗净不易，耗费大量无离子水，成本高，很难形成大规模生产。再例如《无机化合物合成手册》中介绍的可用氧氧化亚钴，氧化亚钴，碳酸钴，硝酸钴等钴盐，直接在空气中焙烧而制得四氧化三钴，这样做虽然简单省事，但所得产品在粒径分布及振实密度上不能满足特定用途的需要。

随着新兴高能绿色电池产业的蓬勃发展，对该类电池的制造原料无论在数量上或质量上的要求均越来越高。用一般制造方法生产的电池原料已不能满足要求，为此我们研究发明了本专利技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种四氧化三钴的制造方法。

本发明的技术方案是：

一种四氧化三钴的制造方法，其特征在于：将含钴盐类、氧化物或氢氧化物用氢气、氢气+氮气或一氧化碳还原为金属钴粉，再连续一次将金属钴粉通空气或氧气氧化为产品四氧化三钴。

所述的钴盐类、氧化物或氢氧化物为以下的一种：氯化钴，硫酸钴，碳酸钴，乙酸钴，柠檬酸钴及各种有机酸钴，氧化亚钴，氢氧化亚钴，氢氧化钴。

还原采用可密封、可抽真空的、可控气氛的间歇式连续生产焙烧炉进行。

将金属钴粉在焙烧炉中通空气或氧气氧化为产品四氧化三钴。

将钴的化合物：钴的盐类，氧化物，氢氧化物置于可密封、可抽真空的、可控气氛的间歇式连续生产焙烧加热炉中，抽真空后充以氮气，升温至350-600℃通入氢气或一氧化碳2-2.5h，使其中钴化合物还原为钴粉；打开密封门，使空气进入其中；或通入空气，此时钴粉开始氧化并产生热量使反应温度保持在400-600℃之间，这样氧化反应自动进行到底；在氧化过程进行中可不时搅拌反应物使其氧化充分。2-3h后反应完成即可出炉。

本发明效果是：此方法的特点为集还原过程和氧化过程于一体，完全避免了用液相沉淀法所产生的过滤，洗涤烘干等烦琐过程，完全是干法操作一气呵成。省时省力省钱。所得四氧化三钴产品经分级后一次即可得到特定用途所需的粒径范围，松装密度，振实密度及化学成分，完全满足要求。此法还同时联产另一种绿色高能电池镍氢二次电池用的氧化亚钴的原料，物尽其用，流程合理，工艺简单，成本较低，原料来源广泛，特别强调一点本方法无废渣废水和有毒废气的排放，实现了化工生产的零污染。

具体实施方式

本发明具体实施步骤为：将钴的化合物(盐类，氧化物，氢氧化物)置于特殊的加热炉中，抽真空后充以氮气，升温至350-600℃通入氢气或一氧化碳2-2.5h，使其中钴化合物还原为钴粉。打开密封门，使空气进入其中。或通入空气，此时钴粉开始氧化并产生热量使反应温度保持在400-600℃之间，这样氧化反应自动进行到底。在氧化过程进行中可不时搅拌反应物或自动搅拌使其氧化充分。2-3h后反应完成即可出炉。

称取2.0kg氧化亚钴置于焙烧炉中，用盖将焙烧炉封严，用真空泵抽真空至0.06MP以下，再抽一次。通入氮气至炉子出口小孔水封有可数气泡冒出。升温至480℃。通入氢气，其流速为100-120ml/min。为保持正压，氢气出口有水柱约150mm高。经2-2.5h后，停止通入氢气。通氮气赶出氢气，打开密封门，使空气进入，此时氧化反应开始，过一段时间搅拌一次，直至2-3h后。反应完成。出炉冷至室温，用分级机分级，得四氧化三钴1.94kg，并得细粉0.12kg。总计产率95％以上。所得细粉用于生产氧化亚钴。经测试完全符合生产锂电池要求。