[发明专利]一种利用微波焙烧制备四氧化三钴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种利用微波焙烧制备四氧化三钴的方法。 

背景技术

四氧化三钴是一种黑色固体，分子式为Co₃O₄。它是一种混合价态化合物，同时含有二价钴和三价钴，分子式也可以记为CoO.Co₂O₃。它露置空气中易于吸收水分，但不生成水合物；易溶于硝酸；加热到1200℃以上时会分解为氧化亚钴；在氢气火焰中强热到900℃时，还原为金属钴。四氧化三钴在电化学领域有着广泛应用，可以用于合成锂离子电池正极材料钴酸锂，也用于制造珐琅中钴的原料或其它用途的氧化剂。 

常规制备四氧化三钴方法中，多以电加热作为加热方式，由于电加热方式在加热过程中损耗较多，因此炉膛的焙烧温度多在800度以上，能耗大，工序多。而与常规加热方式进行对比，微波加热不是外部加热，不需要热传导的过程，仅针对物料本身加热，无需对炉膛、炉体和空气进行加热，能在短时间内过到均匀加热，并且微波加热室对电波来说是个封闭的环境，微波不能外泄，非常安全，微波只能被加热物体吸收，加热室内空气和相应的容器都不会发热，因此热量利用效率高，热损耗比常规加热低，且工场的环境温度也不会因此升高，劳动生产环境也明显改善。同时与常规加热方法比较，微波加热热惯性小，应用计算机控制，更适宜加热过程和加热工艺的规范和自动化控制。 

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种利用微波焙烧制备四氧化三钴的方法，以解决上述背景技术中的缺点。 

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现： 

一种利用微波焙烧制备四氧化三钴的方法，将前驱体用烧钵装好置于微波窑炉中进行煅烧，控制低温区温度在100到600度，使碳酸钴受热干燥，控制高温段温度450到1200度，高温段煅烧时间0.5小时到6小时，使碳酸钴发生反应，生成四氧化三钴。

在本发明中，前驱体应采用碳酸钴，且所述的碳酸钴其含水量应保持在在2%到40%之间。 

微波介质材料由极性分子和非极性分子组成，被加热介质物料中的水分子是极性分子，在快速变化的高频电磁场作用下，极性分子的极性取向将随着外电场的变化而变化，造成分子的相互摩擦运动的效应，此时微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热干燥的目的，这就是微波加热和干燥的基本原理。 

本发明提供的微波焙烧碳酸钴制备四氧化三钴的方法，通过微波能量辐射将能量传导给物料分子，使物料分子在低温状态获得相应热量，将其中水分去除，待物料吸收足够的微波后，温度达到其分解温度时，开始发生反应，由碳酸钴转变成四氧化三钴。 

在本发明中，所得到的四氧化三钴主要物理指标为：平均粒径3.0—9.0um，振实高于1.5g/cm³，松装密度高于0.8g/cm³，钴含量高于72.6%。 

有益效果：本发明采用微波加热煅烧，减少了高温段加热时间，提高了能量的利用效率，降低了能量损耗，减少了尾气的排放量，有很好的节能减排效果。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。 

在实施例中，前躯体采用碳酸钴，其含水量为27%，将其用烧钵装好置于微波窑炉中进行煅烧，控制低温加热区在100到500度之间，此时物料受热而将其水分去除，控制高温煅烧区温度在500到800度之间，高温煅烧时间为0.5小时，物料发生反应，生产四氧化三钴。 

得到的四氧化三钴进行破碎和粉碎，其主要物料指标为：平均粒径6.0um，振实密度2.5g/cm³，松装密度1.2g/cm³，钴含量为73.1%。 

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。