氧化钴生产工艺及其产品介绍

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(Co

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)和氧化钴

(Co

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3

)。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H

2

、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(Co

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3

)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(Co

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)。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。Co

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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(Co

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4

)。氧化钴在125℃下可被H2还原成四

氧化三钴(Co

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)，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)

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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Co

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的需求也相应迅猛增加。电池级Co

3

4

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LiCo0

2

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CoC

2、CoS0

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、CoCo

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和CoC

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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 120～150 t (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