[发明专利]一种粗颗粒钴团的制备方法

说明书

本发明涉及钴基粉体材料制备工艺技术领域，具体涉及一种粗颗粒钴团的制备方法。本发明粗颗粒钴团的制备方法包括以下步骤：以小松比碳酸钴为原料，在较高温度下通入氢气进行还原，经过一段时间反应后得到海绵状钴块；将所得到的海绵状钴块投入机械磨中进行粗破处理，得到粗颗粒钴团和钴粉的混合料；混合料经过筛处理，取200目以上部分得到粗颗粒钴团。该制备方法流程短、工序少，对反应设备及配套工程要求低；制备得到的粗颗粒钴团材料主要应用于酸溶解制备钴盐溶液，具有纯度高、粉尘少、酸溶性好等特点，满足NCM正极材料前驱体生产行业的应用需求。

技术领域

本发明涉及钴基粉体材料制备工艺技术领域，具体涉及一种粗颗粒钴团的制备方法

背景技术

粗颗粒钴团是一种粒径较大的钴团粒，具有流动性好、粉尘少的特点，可用于酸溶解制备钴盐溶液，在NCM正极材料前驱体制备行业有重要作用。利用粗颗粒钴团酸溶解制备钴盐溶液，可减少或避免粉尘飞扬，降低对生产作业环境和职工身体健康的不利影响。

长期以来，国外主要采用高压氢还原法制备粗颗粒钴团。以加拿大的Sherritt公司为例，其采用的制备方法是以硫酸钴氨络合物溶液为原料，加入晶种和有机分散剂，在密闭反应釜中加温、高压氢气以及搅拌条件下发生反应，生成晶种细钴粉。通过多次循环还原沉积，晶种细钴粉逐渐长大成钴粉和钴团。此外，也有直接添加细钴粉作为晶种制备粗颗粒钴团的方法。

高压氢还原法制备粗颗粒钴团的整套工艺流程涉及5个工序和多次循环生长过程。包含有晶种添加工序、钴粉还原工序、钴粉生长工序、回收工序和干燥工序；在钴粉生长工序中需根据钴团块粒度及松比的要求进行多次循环生长。该种制备工艺具有工序多、流程长的特点，且反应压力高，达到2.5～5.0MPa，对反应设备及配套工程要求高。此外，采用高压氢还原法制备的粗颗粒钴团具有致密的特点，表现为松比大，达到2.5～4g/cm³。理论上钴团颗粒致密性大，虽然可以减少粉尘飞扬，但不利于后期酸溶处理，会导致酸溶解需要较长时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流程短、工序少，对反应设备及配套工程要求低的粗颗粒钴团的制备方法，由该方法制备得到的粗颗粒钴团具有纯度高、流动性好、粉尘少的特点。

为了达到上述目的，本发明的一种粗颗粒钴团的制备方法，包括如下步骤：

(1)以松比AD≤0.45g/cm³的碳酸钴为原料，在还原炉内高温加热条件下通入氢氮混合气热解还原制备出海绵状钴块，其中还原温度为500～650℃，还原时间为2.5～4.5h；

(2)将步骤(1)中的海绵状钴块通过机械粗破方式加工，获得粗颗粒钴团和钴粉的混合料；

(3)将步骤(2)由粗破工序形成的粗颗粒钴团和钴粉的混合料再进行过筛分级，取200目以上部分，得到最终成品粗颗粒钴团。

作为优选，步骤(1)中所述碳酸钴D₅₀为0.60～2.50μm。

作为优选，步骤(1)中氢氮混合气的流量为6～10m³/h，氢气在混合气中的体积占比为75％～90％。

作为优选，步骤(1)中所述还原炉为钢带式还原炉、管式炉、推舟炉中的一种；进一步优选为钢带式还原炉。

作为进一步优选，步骤(1)中通过自动布料装置将碳酸钴粉料均匀平铺在钢带式还原炉的钢带上，铺粉厚度为2～4cm。

作为优选，步骤(2)中所述的机械粗破方式可通过机械磨、柱式破碎机等粗破设备实现；进一步优选的机械粗破方式为机械磨。

作为进一步优选，机械磨的粉碎电机频率为20-25Hz，分级电机频率为10-12Hz，破碎时间10-15min，引风频率15-20Hz。

本发明具有以下优点：