CS262800B1

CS262800B1 - Sposob výroby práškového kobaltu

Info

Publication number: CS262800B1
Application number: CS878990A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Rndr Vranka; Rudolf Ing Csc Holicka; Vladimir Ing Csc Misut; Vladimir Levak
Original assignee: Frantisek Rndr Vranka; Rudolf Ing Csc Holicka; Vladimir Ing Csc Misut; Vladimir Levak
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS899087A1

Abstract

Na vodnú suspenziu práškového kobaltu do koncentrácie 0,1 M, antrachinónu do 0,001 M a zásaditého uhličitanu kobaltnatého s koncentráciou kobaltu 0,34 až 1 M sa pésobí plynným vodíkom pri jeho parciálnom tlaku 3,5 MPa a teplote 170 až 190 °C za miešania suspenzie. Zásaditý uhličitan kobaltnatý sa připraví zrážaním 0,25 M až 1 M síranu kobaltnatého, 1 až 3 M uhličitanom sodným s definovanou rýchlosťou zrážania pri teplote 60 °C. Produkt je vhodný najma ako pojivová fáza pri výrobě spekaných karbidov, ale je možné použiť ho všade tam, kde je žiadúce, aby prášok mal nízku priemernú velkosť častíc a vyrovnaná distribúciu častíc přibližné gufovitého tvaru.

Description

262600

Vynález rieši sposob výroby práškového kobaltu so Specifickými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, vhodný hlavně pre výrobu spekaných karbidov.

Práškový kobalt s vhodnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, používaný pri výrobě spekaných karbidov, sa v súčasnosti vyrába prevážne pyrometalurgicky, a to buď redukciou zlúčenín kobaltu, ako sú oxid, hydroxid, uhličitan, mravčan, šťavelan vodíkom pri teplote 400 až 900 °C, alebo pyrolýzou mravčanu alebo šfavelanu kobaltnatého pri 300 až 700 °C.

Ďalej sú známe hydrometalurgické sposoby výroby, keď sa práškový kobalt získává redukciou zlúčenín kobaltu z ich vodných roztokov a suspenzií vodíkom v autokláve za zvýšenej teploty a tlaku. Produkty vyrobené týmito postupmi nemajú vhodné fyzikálně alebo chemické vlastnosti pre ich použitie pri výrobě spekaných karbidov.

Nevýhody pyrometalurgického sposobu výroby práškového kobaltu spočívajú vo zvýšenej prašnosti pri manipulácii so zdraviu škodlivými zlúčeninami kobaltu, ktoré sú východzou surovinou pre redukciu. Na dosiahnutie potrebnej chemickej čistoty produktu sa pri doteraz využívaných postupoch před samotnou redukciou používajú speciálně rafinačné postupy na odstránenie prímesných prvkov. Aby sa dosiahla potřebná jemnost prášku, je potřebné používat nákladné postupy na přípravu vhodných zlúčenín kobaltu ako medziproduktu.

Vyššie uvedené nedostatky nemá sposob výroby práškového kobaltu podfa vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že zásaditý uhličitan kobaltnatý sa redukuje vo vodnom prostředí vodíkom za zvýšenej teploty a tlaku, v přítomnosti katalyzátore na práškový kobalt so špecifickými fyzikálnymi vlastnosťami.

Zásaditý uhličitan kobaltnatý, ktorý sa používá pri spósobe podfa vynálezu, sa připraví zrážaním roztoku síranu kobaltnatého o koncentrácii do 1,35 M uhličitanom sodným o koncentrácii do 3,5 M s výhodou 2 M, pri teplote oboch roztokov 55 až 65 °C. Rýchlosť pridávania uhličitanu sodného je 1,65 mólu Na2CO3 na mól CoSOá za hodinu. Na úplné vyzrážanie iónov kobaltu je potřebný patpercentný mólový prebytok uhličitanu voči kobaltu. Po přidaní celého množstva uhličitanu sodného sa suspenzia vymiešava 20 minút pri teplote 80 °C a vyzrážaný zásaditý uhličitan kobaltnatý s prímesou síranových iónov sa oddělí od matečného roztoku síranu sodného.

Zo zásaditého uhličitanu kobaltnatého sa připraví suspenzia v deionizovanej vodě tak, aby koncentrácia kobaltu bola minimálně 0,34 M. Koncentrácia kobaltu je závislá od spósobu a Intenzity miešania v autokláve. V autokláve s intenzívnym rotačným mlešaním móže dosiahnuť hodnotu 1 M. Do suspenzie zásaditého uhličitanu kobaltnatého sa přidá katalyzátor, najlepšie antrachinón — C14H8O2 do koncentrécie 0,001 M. Na skrátenie indukčnej periody sa može přidat práškový kobalt do koncentrácie 0,1 M, s výhodou 0,017 M. Z volného objemu nad suspenziou sa pomocou vodíka — H2 alebo dusíka — N2 odstráni kyslík — O2 a za stálého miešania sa obsah autoklávu vyhrieva. Po dosiahnutí teploty 170 až 190 °C sa nadávkuje vodík — H2 na hodnotu jeho parciálneho tlaku 3,0 až 3,5 MPa. Koniec redukcie je identifikovaný ukončením spotřeby vodíka — H2 a ustálením tlaku v autokláve. Za týchto podmienok vzniká produkt požadovaných vlastností, ktorý po odfiltrovaní, premytí deionizovanou vodou, premytí etanolom a vysušení pri 105 až 150 °C sa balí a expeduje. Navrhovaný spósob bol odskňšaný v autoklávoch o objeme 45 dm³ a 1 m³ a získaný prášok bol podrobený skúškam pre jeho použitie na výrobu spekaných karbidov viacerých typov u ich výrobců. Testovacie skúšky poskytli kladné výsledky a potvrdili 0právnenosť použitej technologie.

Výhodou spósobu podfa vynálezu je, že sa odstraňuje manipulácia so zdraviu škodlivými zlúčeninami kobaltu vo formě práškov. Redukcia prebieha rýchlo, pričom súčasne s redukčným procesom prebieha rafinácia od niektorých nečistót, ktoré sú obsiahnuté v zásaditom uhličitane kobaltnatom. Odrafinováva sa až 90 % z obsahu prvkov Zn, Mn, Sl, Al; až 100 % z obsahu prvkov Ca, Mg, K, Na. Práškový kobalt vyrobený podfa vynálezu vykazuje fyzikálně vlastnosti, ktoré sú výhodné pri jeho použití v spekaných karhidoch. Má priemernú vefkosť častíc, vyjádřená Fisherovým číslom, v rozmedzí 1,2 až 2,0 ,um, sypnú hmotnost v rozmedzí 0,5 až

1,5 g . cm^-3. Jednotlivé částice majú guíovitý tvar a prášok má vyrovnanú distribúciu častíc. Pri použití práškového kobaltu vyrobeného podfa vynálezu sa znižuje doba mletia a zvyšuje sa homogenita zmesi karbidu volfrámu — WC a kobaltu, čo sa priaznivo odráža na intenzitě procesu a kvalitě výsledného produktu. Ostatně fyzikálně vlastnosti sú v hodnotách spíňajúcich požiadavky na práškový kobalt pře spekané karbidy. Příklad 1 kg vlhkého zásaditého uhličitanu kobaltnatého, připraveného podfa uvedeného postupu, s analýzou sušiny v hmotnostných percentách: Co 45,2; Ni 0,133; Fe 0,013; Mn 0,005; Ca 0,112; Mg 0,026; Si 0,005 bolo rozrmutovaných v deionizovanej vodě na objem 25 1 suspenzie, bolo přidaných 150 g práškového Co a 2,5 g antrachinónu. Redukcia sa realizovala v autokláve s objemom 45 dm³ s kotvovým miešadlom.

Podmienky redukcie:

Koncentrácia Co v suspenzii 0,45 M

Teplota redukcie 185 °C

Parciálny tlak H2 3,5 MPa

Doba redukcie 6 min.

Otáčky miešadla 225 min-¹

6 2 3 O O

Získaný práškový kobalt obsahuje v percentách: Ni 0,307; Fe 0,034; Mn 0,0003; Ca 0,001; Mg 0,001; Si 0,0046; Na 0,001. Priemerná velkost častíc, vyjádřená Fisherovým číslom, bola 1,75 μτη, sypná hmotnost 0,97 gramov . cm'³, měrný povrch BET 2,6 m² . • g-¹·

Příklad 2

118,5 kg vlhkého zásaditého uhličitanu kobaltnatého, připraveného podlá uvedeného- postupu, s analýzou sušiny v hmotnostných percentách Co 53,21; Ni 0,254; Fe 0,009; Mn 0,327; Ca 0,358; Mg 0,156; Si 0,049; Na 0,952 bolo rozrmutovaných v deionizovanej vodě na objem 350 litrov suspenzie, přidaných 700 g práškového kobaltu, 70 g antra6 chinónu. Redukcia sa realizovala v autokláve s objemom 1 m³ s turbínovým miešadlom.

Podmienky redukcie:

Koncentrácia kobaltu v suspenzii 0,76 M Teplota redukcie 180 °C

Parciálny tlak Hž 3,5 MPa

Doba redukcie 40 min.

Otáčky miešadla 700 min^-1

Získaný práškový kobalt obsahuje v percentách: Ni 0,466; Fe 0,0132; Mn 0,008; Ca 0,001; Mg 0,002; Si 0,01; Na 0,001; O 0,78. Priemerná velkost častíc, vyjádřená Fisher-ovým číslom, je 1,45 μΐη, sypná hmotnost 0,98 g . cm^-3, měrný povrch BET 4,58 m² .

Claims

PREDMET

1. Sposob výroby práškového kobaltu vyznačený tým, že sa k vodnej suspenzii zásaditého uhličitanu kobaltnatého s koncentráciou 0,34 — 1 M kobaltu ako zásaditý uhličitan přidá katalyzátor antrachinón do koncentrácie 0,001 M a práškový kobalt do koncentrácie 0,1 M a na vzniknutu suspenziu sa působí za miešania pri teplote 170 až 190 °C plynným vodíkom pri jeho parciálnom tlaku 3,0 až 3,5 MPa.
2. Spůsob podlá bodu 1 vyznačený tým, že sa pri redukcii používá zásaditý uhličitan kobaltnatý připravený zo síranu kobaltnatého o koncentrácii 0,25 — 1 M zrážaním uhličitanem sodným o koncentrácii 1 — 3 M pri teplote 60 °C, rýchlosti pridávania 1,65 molu uhličitanu sodného na mól kobaltu za hodinu, s dobou v-ymiešania 20 minút na teplote 80 °C.
3. Spůsob podlá bodu 1 a 2 vyznačený tým, že ako katalyzátor sa používá antrachinón do jeho koncentrácie v suspenzii 0,001