湿法合成高致密碱式碳酸钴粉末及Co(Ⅱ)-NH_(3)-CO_(3)^(2)--H_(2)O体系热力学分析

以CoCl2和4种工业常用沉淀剂NaHCO_(3)、Na_(2)CO_(3)、NH_(4)HCO_(3)和(NH_(4))_(2)CO_(3)为原料,湿法制备碱式碳酸钴粉末,用激光粒度仪、扫描电镜、X射线衍射仪、振实密度仪等,研究溶液pH值和NH_(3)浓度对碱式碳酸钴粉末粒径、微观形貌和晶体结构与密度的影响,并进行Co(Ⅱ)-NH_(3)-CO_(3)^(2)--H_(2)O体系热力学分析。结果表明:溶液pH值和NH_(3)浓度可对钴离子的络合、沉淀行为产生影响。基于络合沉淀过程,用NH_(4)HCO_(3)和(NH_(4))_(2)CO_(3)沉淀剂制备的碱式碳酸钴粉末振实密度较高。基于同时平衡和质量守恒原理,绘制不同溶液组成下lg[Co]_(total)对pH的热力学图,进一步研究溶液pH值对沉淀过程的影响。结果表明,pH为6~8时,钴离子的沉淀率均达到90%以上。在Na_(2)CO_(3)和NaHCO_(3)为沉淀剂的反应体系中,瞬态下游离Co^(2+)占主导地位,接触沉淀剂后快速沉淀,形成松散的絮凝碱式碳酸钴粉末;而在(NH_(4))_(2)CO_(3)和NH_(4)HCO_(3)两种沉淀剂体系中,Co^(2+)与氨配位,Co^(2+)的沉淀过程伴随着从多配位Co(NH_(3))n ^(2+)(n=1,2,…,6)中释放Co^(2+)而缓慢进行,从而形成致密的碱式碳酸钴粉末。