氧化钴生产工艺及其产品介绍_精品文档.doc

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氧化钴生产工艺及其产品介绍

一、钴及其氧化物的性质

1、钴的性质

金属钴呈银白色，性硬，具有延展性，其硬度和延展性都比铁强，但磁性较差。

与钐、镍、铝等共熔可得良好的磁性钢。

钴的合金在高温下仍能保持其原有的强度和其他有价值的性质。

钴属于铁磁物质，它的居里点在所有金属或合金中最高，为1121℃。

另外，钴是能增加铁的磁性的唯一元素。

钴的化学性质与铁、镍相似，化合价有2和3；在常温下与水和空气都不起作用，但能迅速地为盐酸、硫酸和硝酸所侵蚀，还会缓慢地被氢氟酸、氨水和氢氧化钠所侵蚀；在加热时能于氧、硫、氯、溴发生剧烈反应；在300℃以上发生氧化作用，极细粉末状钴会自动燃烧。

2、钴氧化物的性质

钴的氧化物有三种：

氧化亚钴（CoO）、四氧化三钴（Co304）和氧化钴（Co203）。

氧化亚钴是钴的一种低价氧化物，由于制法和纯度的不同而呈现灰绿色、褐色、粉红色、暗灰色。

氧化亚钴的理论含钴量为78．65％，含氧量为21．35％，熔点为1935℃密度5．7～6．79／cm3。

CoO晶体为面心立方，晶格常数a=4．24x10—10m。

灰绿色的CoO粉末在空气中易变成褐色，粉红色的CoO粉末在空气中较稳定，即使长时间放置也不会生成高价氧化物。

在高温下氧化亚钴中钴能够与氧离解，1000℃时离解压为3．36x10-12大气压。

加热条件下氧化亚钴易被H2、C或Co还原成单质钴。

氧化亚钴能溶于酸、碱中，不溶于水、醇和氨水。

用氧化亚钴与二氧化硅、氧化铝或氧化锌在高温下反应，能制成多种颜料。

氧化钴（Co203）是钴的高价氧化物，理论含钴量为71．06％，含氧量为28．94％，密度为6．079／cm3。

它是一种黑色无定形粉末，加热时会生成四氧化三钴（Co304）。

氧化钻是一种不稳定，也不可能呈游离状态的化合物。

通常所指的氧化钴实际上仍含有一定数量的四氧化三钴。

Co203只有呈水化状态时才稳定，而这种水化物在265℃下会脱水转变成中间氧化物四氧化三钴（Co304）。

氧化钴在125℃下可被H2还原成四氧化三钴（Co304），在200℃时被还原为CoO，在250℃时则被还原为金属钴。

氧化钴不溶于水，可溶于酸而生成相应的盐。

3、氧化钴生产工艺

二、氧化钴产品的应用

氧化钴是一种重要的过渡金属氧化物。

通常作为生产硬质合金、超耐热合金、绝缘材料和磁性材料的主要原料以及化学工业中的催化剂和染料。

目前我国氧化钴产品的主要应用领域如下：

1、油漆添加剂

在制造各种油漆时加入氧化钴，生产的油漆性能有所提高，特别是在油漆中起着催干剂的作用，即在油漆使用中易于快速晾干，以提高应用速率。

这对油漆的快速施工大有益处。

2、搪瓷和陶瓷颜料

搪瓷材料中加入氧化钻后，可耐腐蚀和提高耐磨度。

在各种建材和日用陶瓷中，用氧化钴制成蓝色的颜料或釉料涂于陶瓷制品，经焙烧后呈现了鲜艳的陶瓷品，更具有艺术性。

3、精炼石油催化剂

钴制品在石油炼制中作为催化剂有着较长的历史，且在促进炼油的发展中起着重要作用。

如有的用金属钴与铝、铁等制成合金催化剂；而用氧化钴作为石油催化剂也是十分重要，对于加速石油炼制的作用是不可缺少的。

因此，近年来氧化钴催化剂的使用跃居重要地位。

4、电池行业

八十年代以来，钴粉作为高能电池充放电的活化剂，大量地应用于充电电池领域。

九十年代初，日、德等国科学家成功地将亚钴材料添加到电池原料中，使其成为电池行业研究与发展的高价值、高技术产品。

钴粉和氧化亚钴粉等钴的化合物作为一种性能优良的电池材料添加剂，能够改善Ni（OH）2的质子电导，降低氧化电位，提高析氧电位，对提高电极性能有显著效果。

在充电前期可以保证电极充分充电，使Ni（OH）2充分转化为NiOOH，同时遏制氧的析出，提高充电效率，增加电极比容量。

近年来，随着锂离子电池的发展，钴氧化物作为制备锂离子电池电极材料的原料，也使其消费量不断增加。

我国的钴酸锂生产近几年快速发展，因而对Co304的需求也相应迅猛增加。

电池级Co304作为锂离子电池正极材料钴酸锂的主要原料，也随锂离子二次电池的需求量增加而增加。

2002年全球钴的消耗总量为8800万磅，钻应用在电池行业中的份额迅速上升达到32％。

而随着小型分立的可移动电源需求的进一步增长，像移动通信的迅猛发展和笔记本电脑普及率的快速增长，为锂离子电池工业的发展创造了更好的机遇，对应地，对锂离子电池正极材料LiCo02的需求也大幅增长。

预计到2015年钴的应用将达到2.3亿磅，其中56％将应用在锂电池行业。

5、其他产品原料

如用氢在一定温度下还原氧化钴生产金属钴粉，用于制造硬质合金；用酸溶解氧化钴制成水溶液进行电解获得金属钴锭，作为高温高强度合金钢添加剂；将氧化钴制成酸性钴溶液，经不同的化学加工后可生产钴盐，如CoC2、CoS04、CoCo3和CoC204等。

因此，纯氧化钴作为中间原料，应用广泛。

此外，氧化钴在电气工业如荧光粉的添加剂及其他化工方面的使用也迅速地发展。

总的看来，氧化钴的应用领域将不断开拓扩大。

三、氧化钴发展前景

1、国内氧化钴行业发展历程

我国是一个缺钻的国家，大量的钻资源需要进口。

我国钻的生产原料可分为钴矿物和钴废料两大类，主要的钻矿物有镍红土矿、铜钴矿、含钴硫化铜矿、钴硫精矿、砷钴矿、大洋多金属结核和富钴结壳。

主要的钴废料有高温合金、废磁性材料、废硬质合金、废电子材料、废催化剂等。

我国钴矿床贫矿多、富矿少，而且缺少单独的钴矿床，大部分共生或伴生，目前主要从镍系统钴渣中提取钴，这部分钴约占总生产量的35％，从进口钴原料和废料中提取的钴约占总产量的65％。

80年代初期,我国开始用含钴合金废料生产钴镍产品的研究工作。

90年代以来该生产技术发展更为迅速,目前已有近10家工厂回收钴镍产品。

据不完全统计,目前全国用含钴废料生产氧化钴的产量约占全国钴生产总量的10%左右（以金属钴计）,约为120～150t（Co计）。

这就具有重要的现实意义,特别是我国钴精矿品位低,钴资源少,钴用量大,更具有极为重要的战略意义,今后应该加大力度,继续加速发展,以满足国内对氧化钴的要求。

2、国内氧化钴供求格局

如表l一1所示，2003年以前，我国钴的产量一直处于较低的水平。

2003年以后，随着电子行业的迅猛发展，在这个行业对钴的需求直线上升。

2006年我国各种钻的年产量已超过8200t，其中金川公司是最大的钴生产厂家，目前超过6000t／a，如表1-2所示。

表1-1近年来我国钴产量

年份200520062007200820092010

产量/t714882069307100151087411354

表1-2近年来金川公司钴产量

年份200520062007200820092010

产量/t450763046032654370198432

我国目前钴产品的生产技术水平已达到世界领先水平，我国生产的钴产品包括各种钴盐、氧化物、电解钴等在国际国内市场所占的份额正日益扩大，尤其是以硬质合金行业的超细钴粉、电池行业的四氧化三钴、电解钴在国际市场更是供不应求，钴产品的生产加工进出口为国内镍钴生产企业注入了新的活力。

2010年我国钴产品进出口情况见表1-3

出口数量/t出口创汇/万美元进口数量/t进口用汇/万美元

钴及其制品423119761876519876

钴矿3220324545894

氧化钴3651672126542009

碳酸钴7909871034975

硝酸钴897869

钴盐674345 4672037

3、氧化钴发展前景

至2003年底，我国钴的消费量已突破8000吨，仅次于美国和日本，是目前全球第三大消费大国。

而我国钴资源状况相对贫乏，每年需要大量进口才能满足国内经济的强劲增长。

据统计，尽管我国近年来钴消费量高于国民经济增长速度，但人均消费量仅为世界人均水平的25％，为美国人均水平的19％，这些数据表明我国拥有极具发展潜力的钴产品消费市场。

目前国内钴的产量增长速度较快，主要与我国电子、电气、电池、军工、航天、航空业的发展有关。

在以后的10年中，我国钻消费量会逐渐增加，但增长速度会低于产量的增长速度。

随着电子、通讯等3C产品的急剧增加，2003年之后电池行业已经超过硬质合金，成为钴的第一大消费领域，其次为陶瓷行业、磁性材料、高温合金、催化剂等。

表1-420010年我国钴的消费结构

消费领域用钴量/t比例/%

电池5000~650050

硬质合金1600~210012.5

陶瓷玻璃150012.5

磁性材料160012.5

高温合金、催化剂120010

其他600~7803

总计10960~13760

中国是一个钴资源紧缺，但需求广泛的大国，钴主要应用在硬质合金冶炼、锂电池制造、陶瓷色釉料生产等工业领域；国内市场对钴产品的需求量逐年增长，2008年我国钴矿进口约25万/t，折合金属钴约1.5万/t，同比增长60以上，成了继美国和日本之后的第三大钴消费国和最大的钴生产国，今后，随着我国经济的持续发展，特别是锂电池行业的发展，钴的应用将更为广泛，需求量会更大。

我国用含钴合金废料生产氧化钴的历史不短,在氧化钴的生产、销售和应用等方面已具有较好的工业基础和有利条件,应该在此基础上,提高生产工艺及装备水平,并扩大产量,以满足市场的要求。

钴及其制品是一种较为重要的战略物资,特别是在军工上的应用应引起高度重视,应做好对钴及其制品保护与开发工作。

为更快的发展氧化钴的生产,其中的原料供应是十分重要的,可争取机会从国外进口一些含钴合金废料,以满足生产厂的原料要求。

加速氧化钴的应用开拓,扩大国内外市场的销售容量,这仍然是我国今后应该重视和注意的问题。

10化工赵东波

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