CN100457638C - 制备氢氧化镍的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种优选的实施方案提供用于通过将镍金属转化为硫酸镍制备硫酸镍的方法，可将该硫酸镍转化为氢氧化镍。将镍金属溶解在硫酸中，引入含氧气体从而如下面的化学方程式所示，制备含有硫酸镍和水的硫酸镍溶液，Ni+H₂SO₄+1/2O₂→NiSO₄+H₂O。过滤该硫酸镍并连续添加硫酸从而在反应器内维持化学计量，直到金属镍溶解。可加热该硫酸、含氧气体以及金属镍，从而推动该期望的反应。然后，可将硫酸镍用来制备氢氧化镍。

Description

制备氢氧化镍的方法

发明领域

本发明涉及制备氢氧化镍的方法，其由硫酸镍制备，该硫酸镍由镍金属制备。更特别地，本发明涉及将镍金属溶解在硫酸中，并将氧引入到该系统中，从而引起产生硫酸镍溶液的反应。此外可将该硫酸镍用来制备氢氧化镍。

发明背景

在过去十年间，对电池的需求显著增长，并以惊人的速度持续增长。特别需要具有高能量密度和高容量的可再充电电池。广泛使用的两种类型的电池为Ni-Cd(镍镉)类型以及更期望的Ni-MH(氢氧化镍金属)类型。这些电池具有正极和负极。在两种类型的电池中，正极主要由氢氧化镍活性材料制成。

Ni-MH电池使用能够可逆电化学储存氢的负极。该Ni-MH电池通常使用氢氧化镍材料的正极。在碱性电解质中将该正极和负极隔开。如方程式1所示，当将电势施加到Ni-MH电池时，该负极的Ni-MH材料通过氢的电化学吸收以及羟基离子的电化学释放充电。

负极反应是可逆的。当放电时，该储存的氢被释放形成水分子并释放电子。

在Ni-MH电池的氢氧化镍正极发生的反应如方程式2所示。

通常已知将氢氧化镍Ni(OH)₂用作电池的正极材料。例如参见Ovshinsky等的美国专利No.5,523,182，1996年6月4日公布，标题为“用于碱性可再充电电化学电池的增强氢氧化镍正极材料”，在此引入作为参考。

目前存在几种形式的正极，其包括烧结、泡沫以及糊状电极类型。在本领域中，用于制备正极的方法通常是已知的，例如参见Ovshinsky等已公布的美国专利No.5,344,728，在此引入作为参考，其中报道容量高于560mAh/cc。使用的特定方法可对电极的性能产生显著影响。例如，常规的烧结电极通常具有约480-500mAh/cc的能量密度。烧结正极通过将镍粉末浆施加到镀镍钢基底上、之后在高温下烧结来构造。这种方法导致单个镍颗粒在其接触点上熔接，从而导致约80％开放体积和20％固体金属的多孔材料。然后通过将其浸泡在硝酸镍的酸性溶液中，之后通过同碱金属氢氧化物的反应转化为氢氧化镍来将活性材料注入到该烧结材料中。注入之后，将该材料进行电化学成型。

为了获得显著更高的负载，目前的趋势已远离烧结正极，而朝向浆式电极。浆式电极由氢氧化镍颗粒组成，该颗粒同导电网格或基底，最通常同泡沫镍接触。这些电极以几种变体存在，其包括使用石墨作为微导体的塑料粘合镍电极，以及使用球状氢氧化镍颗粒的浆式镍纤维电极，该氢氧化镍颗粒负载在高孔隙率、导电镍纤维或镍泡沫载体上。

低成本、高容量氢氧化镍的制备对Ni-MH电池未来的商业化十分关键。当电极形成时，取决于所使用的制备方法，氢氧化镍的性能区别也很大。通常，使用沉淀方法制备氢氧化镍，其中将镍盐如硫酸镍以及其氢氧化物混合在一起，之后沉淀氢氧化镍。优选活性氢氧化镍材料具有高容量和长循环寿命，参见Ovshinsky等的美国专利No.5,348,822，在此引入作为参考。

已经发现适宜用在电池电极中的氢氧化镍应具有1.4-1.7g/cm³的表观密度，约1.8-2.3g/cm³的振实密度以及约5-50μm的大小范围。优选活性氢氧化镍颗粒的形状为球形，其优选具有高填实密度以及窄大小分布，平均颗粒大小应为约10μm，振实密度应为约2.2g/cc。使用这种氢氧化镍制备的浆具有良好的流动性和均匀性，因此制备高容量、均匀负荷的电极是可能的。使用这种氢氧化镍还提高活性材料的利用率以及电极的放电容量。如果没有小心地控制该方法，该沉淀物将具有不规则的形状和/或低的振实密度。例如，如果反应速度太快，形成的沉淀物可能太细以及密度太低。具有低密度的细粉末需要更长的过滤或清洗时间，且增加了水在表面上的吸附。此外，如果沉淀物颗粒具有太宽的大小分布(1-几百微米的范围)，该氢氧化镍可能需要粉化从而使其有用。用低密度氢氧化镍形成的电极将缺乏高容量和高能量密度。因为这些原因及其它原因，为了用作高容量电池电极材料，具有不规则形状和/或低密度的活性粉末比期望的要少。

为了制备高密度、大体上球形的氢氧化镍，在小心控制的工艺条件下，颗粒逐渐增长。在溶液中提供的镍盐同铵离子结合。该镍盐同氨形成络合离子，将苛性碱加入到其中。然后氢氧化镍通过该镍铵络合物的分解逐渐沉淀。该反应速度很难控制，所以为了克服所述困难，在制备过程中引入分离关键步骤的方法。例如，Shin的美国专利No.5,498,403，标题为“用于制备用于碱性可再充电电池的高密度氢氧化镍的方法”，1996年3月12日公布，在此引入作为参考，其公开了使用分离或隔离的胺反应器，由硫酸镍溶液制备氢氧化镍的方法。在隔离的胺反应器中，将硫酸镍同氢氧化铵混合从而形成镍铵络合物。将该镍铵络合物从该反应器中移出，并送进第二混合槽或反应器中，其中，其同氢氧化钠溶液结合，从而获得氢氧化镍。这样的方法十分依赖很高纯度的原材料源或者在随后整个说明书中所谓的初级镍。

因此，特别应注意到这样的事实——当今所有用于制备正极材料的方法如上述那些方法都使用了昂贵的、优质的以及高纯度的初级镍，以用于制备镍盐起动剂溶液。作为现代方法，在电池电极材料的制备中，技术以及自动装置已经降低了劳动力成本、初级镍成本，其相关的盐已经变成了确定活性电极材料、电池电极以及其内放置电极的电池成本的重要因素，构成了最终氢氧化镍直接制造成本的60％。

用于制备活性材料的初级镍通常由硫化镍和氧化镍矿石获得，并通过电-工艺纯化。通过浮选和焙烧为氧化镍来精炼该硫化镍矿石。通常通过湿法冶金精炼如用氨沥滤来精炼该氧化镍矿石。通常将该精炼的镍矿石铸成镍阳极从而分布作为初级镍。然后可将高纯初级镍溶解到溶液如硫酸盐溶液中，作为高纯含水硫酸镍出售，最终用途常常为电镀镍和无电镀镍。

如在《化学和物理手册》(78^th版，1997-1998)的第14-14页中所报道的，估计存在于地壳中的镍的平均量仅为约0.0084wt％。因为镍可用于许多情况，包括制备不锈钢，所以对镍的需要很高，使得其为相对昂贵的金属。尽管初级镍为商品，但其在价格上却经历失控市场的涨落。例如，在1999年6月1日到2000年6月1日期间，如“伦敦金属交易”所报道，观察到镍的价格具有2.16$/1b低价和4.77$/1b高价的剧烈变化。作为抵制镍增长成本的停止运作(off-setting)或避免损失的方式，大量大的氢氧化镍制造商竟然以购买镍矿的所有者权益。不能弥补上涨镍价的、较小的氢氧化镍制造商处于竞争劣势。

如在方程式3中所示，当前用于制备硫酸镍(NiSO₄)的方法涉及将镍粉末溶解在硫酸(H₂SO₄)中，从而产生硫酸镍液体和氢气：

Ni+H₂SO₄→NiSO₄+H₂   (3)

但是由于氢气的挥发性，该方法必须在很安全的环境中进行。氢气的这种挥发性制造了危险的环境。另外，当同块状镍(颗粒大于0.1mm)相比时，镍粉末(颗粒小于0.1mm)很昂贵。

目前，对于用于制备氢氧化镍的、经济合算和安全的方法存有长久的试探和需要，该需要目前尚未实现，该方法可使用块状镍金属作为镍源。此外，对于用于由镍制备硫酸镍的、经济合算的方法也存有需要，其中氢气作为副产物不释放到大气中。

发明内容

在此公开的本发明提供了用于将镍金属转化为硫酸镍溶液的方法，可将该溶液用来制备氢氧化镍，该方法包括硫酸、镍以及含氧气体如O₂气、空气或其混合物的连续化学反应。首先，将至少一个反应器，优选为反应器柱装载有镍金属。可使用任意大小的镍。优选使用平均大小为约0.1mm-约50mm的块状镍。优选在高于环境压力的压力下，引入硫酸从而推动该反应。优选在高于硫酸溶液压力的压力下，将含氧气体引入到硫酸流中。接着，将硫酸和氧气引入到每一个反应器柱中。该硫酸溶液和氧气接触镍金属从而产生硫酸镍溶液，该溶液具有硫酸镍和水，其具有如下的化学反应：

Ni+H₂SO₄+1/2O₂→NiSO₄+H₂O

但是，可在将硫酸添加到反应器之后，将含氧气体添加到系统中，从而溶解镍，以达到与上面相同的反应。过滤硫酸镍，并连续添加硫酸从而在容器内维持化学计量直到所有的镍金属溶解。收集该硫酸镍溶液和水，并优选通过蒸发水将水从该硫酸镍溶液中分离。可通过添加或去除水，将该硫酸镍溶液稀释或浓缩到期望值。然后可将该硫酸镍溶液用来制备氢氧化镍。

本发明公开了用于制备氢氧化镍的方法，其包括提供至少一个含有镍的、密封反应器，优选为反应器柱，然后在第一压力下(约10psi-约149psi)将硫酸引入到该密封反应器柱中，从而溶解镍产生溶液。在高于第一压力的第二压力(约11-约150psi)下，将含氧气体引入到溶液中，从而产生具有硫酸镍和水的硫酸镍溶液。收集该硫酸镍溶液和水。优选该硫酸镍溶液具有约10重量％的镍金属浓度。如果镍金属的浓度高于10重量％，可添加水从而达到优选的镍金属浓度。如果镍金属浓度低于10重量％，可蒸发水从而达到优选的镍金属浓度。然后可将硫酸镍转化为氢氧化镍。优选连续添加硫酸，从而在所述至少一个密封容器中维持化学计量。优选连续将镍金属添加到反应器柱中，从而维持反应的进行。在优选实施方案中，在泵和硫酸容器之间，将四个或更多个反应器柱串联联接，且将含氧气体引入到泵和四个反应器柱中第一个柱之间的溶液中。但是可将含氧气体引入到位于任意点如泵和硫酸容器之间的溶液中，以推动该反应。

本发明的另一种实施方案公开了用于将块状镍转化为硫酸镍的方法，其包括提供至少一个含有块状镍的密封反应器柱，该块状镍具有至少0.1mm的平均大小，并在第一压力(约10psi-约149psi)下，将硫酸引入到该密封反应器柱中，该硫酸具有足以溶解该块状镍的浓度。接着，在高于第一压力的第二压力(约11-约150psi)下，引入含氧气体从而制备硫酸镍溶液，该溶液可通过蒸发浓缩和收集。可将泵用来将硫酸从硫酸容器中泵送到反应器柱中。在将硫酸泵送通过该反应器柱并发生期望的反应之后，可将硫酸镍溶液和水泵送返回到硫酸容器中以收集。优选连续添加硫酸，从而在密封的反应器柱内维持化学计量。在优选的实施方案中，将该反应器柱加热到90℃-95℃之间的温度，以加热硫酸和块状镍从而推动期望的反应以制备硫酸镍溶液。

本发明的一个实施方案提供用于将镍转化为硫酸镍而不将挥发性氢气释放到大气中的方法。

本发明的一个实施方案提供将块状镍转化为硫酸镍而不产生氢气的连续闭合循环方法。

本发明的一个实施方案提供用于将块状镍金属转化为硫酸镍的方法，该方法通过将镍金属溶解在硫酸中，同时添加含氧气体从而在水中产生硫酸镍。然后，可将该硫酸镍转化为氢氧化镍。

附图说明

为了帮助理解本发明的多个方面及其多个实施方案，现在参考附图，其中相同的参考数字代表相同的元件。该附图仅为示例性的并不认为限制本发明。

图1说明了可用来进行所公开发明方法的装置，其使用一个反应器柱；

图2说明了可用来进行所公开发明方法的装置，其使用四个反应器柱；

图3说明了可用来进行所公开发明方法的装置，其中将含氧气体引入到反应器柱和收集箱之间；

图4为根据本发明，用于制备氢氧化镍的方法的工艺流程图，其中在硫酸之后引入该含氧气体；

图5为根据本发明，用于制备氢氧化镍的方法的工艺流程图，其中在硫酸之前引入该含氧气体；

图6为根据本发明，用于制备氢氧化镍的方法的工艺流程图，其中加热该收集箱；以及

图7为根据本发明，用于制备氢氧化镍的方法的工艺流程图。

发明详述

本发明一个优选实施方案提供用于将镍金属转化为硫酸镍的方法。镍金属同硫酸和含氧气体如O₂气、空气或其混合物化合，从而如下面的化学方程式所示制备硫酸镍溶液

Ni+H₂SO₄+1/2O₂→NiSO₄+H₂O

使用在此公开的方法，上述反应产生溶解在水中的硫酸镍，其略微蒸发水。过滤该硫酸镍，并连续添加硫酸从而在该容器内维持化学计量直到所有的镍溶解。

图4为说明在此公开的方法的一个优选实施方案的框图，其通常描述为400。由于硫酸的酸性，优选在至少一个耐腐蚀反应器柱中提供镍40。同样地，流体管、泵以及酸容器应耐由硫酸导致的腐蚀。将硫酸从酸容器添加到反应器柱中42，优选硫酸的浓度为约1％-约30％，更优选为约7％-约30％。但是，只要发生期望的反应并维持适宜的pH，硫酸的浓度可比优选范围更高或更低。在硫酸容器中，优选约0.1-6.0的pH，更优选2.5-4.0的pH。可添加水调节pH。反应器柱的温度优选为20℃-100℃，更优选的温度为90℃-95℃。在硫酸开始同镍反应之后，提供含氧气体44，从而产生上述期望的化学反应。

将该硫酸镍溶液收集在收集箱中46。在一个优选实施方案中，硫酸容器还可用作收集箱。优选该硫酸镍溶液具有约10重量％的镍金属浓度。如果镍金属的浓度高于10重量％，可添加水以达到优选的镍金属浓度。如果镍金属浓度低于10重量％，可蒸发水以达到优选的镍金属浓度。

可连续引入硫酸和含氧气体48，直到溶解所有的镍。可从该硫酸镍溶液蒸发水49，从而沉淀硫酸镍固体。通过任意适宜的分离方法如过滤、滗析等从该溶液分离该硫酸镍固体。然后可将硫酸镍转化为氢氧化镍47。图5为说明在此公开的方法实施方案的框图，其通常描述为500。在图5的一个实施方案中，首先提供镍50，在引入硫酸52之前，引入含氧气体54，然后依次是收集硫酸镍溶液56，连续添加硫酸和含氧气体58，分离硫酸镍溶液59，以及将硫酸镍转化为氢氧化镍57。尽管公开了反应器柱，可使用任何反应器来产生期望的反应。

参考图6的框图，依次为提供镍60，添加硫酸溶解镍62，添加含氧气体64，优选加热该反应器柱63，从而提高在柱中的反应速度。然后收集硫酸镍溶液66，连续添加硫酸和含氧气体68，分离硫酸镍溶液69，以及将硫酸镍转化为氢氧化镍67。在一个优选实施方案中，将柱的内部温度加热到90℃-95℃之间的温度。可通过任何可适用的热源如但不局限为热板、蒸汽或卷绕加热线圈加热该柱。优选使用蒸汽加热该柱。应该注意到的是图6的加热步骤63可在该方法的任意点发生，从而加速反应速度，但是，优选在产生硫酸镍的期望的反应开始之前进行该加热步骤。镍金属的溶解速度取决于反应器柱的大小、填充镍的百分比、温度、pH以及氧的流动和分散。优选镍金属的溶解速度大于0.1g/s。

在产生具有期望镍金属浓度的硫酸镍溶液之后，可将该硫酸镍溶液转化为氢氧化镍，以用作正极材料。然后使用那些如在美国专利No.6,444,363和美国专利No.6,432,580中公开的方法将该硫酸镍溶液转化为氢氧化镍，Benet等的美国专利No.6,444,363在2002年9月3日公布，Fierro等的美国专利No.6,432,580在2002年8月13日公布，在此引入作为参考。参考图7，依次为提供镍70，添加硫酸溶解镍71，添加含氧气体72，收集硫酸镍溶液73，连续添加硫酸和含氧气体74，然后可蒸发硫酸镍溶液中的水，从而增加该硫酸镍溶液的浓度，如果需要，或者沉淀该硫酸镍晶体75，然后溶解在水中以形成含水硫酸镍76，从而纯化该硫酸镍溶液和适于产生氢氧化镍。在一个优选实施方案中，将含水硫酸镍溶液，纯化的步骤75和步骤76或分离的步骤79，用来形成高质量的氢氧化镍材料。优选通过在一个反应槽中，同时混合硫酸镍溶液、氢氧化钠以及氢氧化铵从而形成氢氧化镍颗粒77来制备氢氧化镍材料。优选连续和快速地搅动或搅拌该混合溶液。氢氧化镍颗粒一旦形成，就在快速沉淀氢氧化镍的温度和pH下生长。但是，上述用于将硫酸镍转化为氢氧化镍的优选方法仅仅是示例性的，可使用任意适宜的、用于将硫酸镍转化为氢氧化镍的方法。

引入到反应器柱中的镍的大小可在1μm-几米的范围内，或者为任意与该反应器柱相适合的大小。优选使用块状镍即平均大小大于0.1mm的镍。此外，还可使用镍碎屑或镍块。但是如在图7中公开的，可使用具有杂质的镍，但杂质可干扰反应和期望的结果，其需要额外的纯化步骤如硫酸镍晶体的结晶和再溶解，从而产生优选的硫酸镍溶液。引入到系统的硫酸的压力可在约10psi-约149psi的范围内。硫酸的优选压力可在约11psi-约150psi的范围内，因为更高的压力减少了该方法必需的时间。为了促进期望的化学反应，优选引入到系统的含氧气体的压力比硫酸的压力大。更优选的含氧气体的压力比循环通过反应器的硫酸溶液的工作压力大至少2psi。硫酸的浓度应足以溶解镍并促进上面的化学反应。硫酸溶液的优选浓度为约7％H₂SO₄-约30％H₂SO₄。

参考图1，将酸容器10充满硫酸，并将至少一个反应器柱16充满镍。优选用于反应器柱16的构造材料包括但不局限为涂覆聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氯化聚氯乙烯(CPVC)、合成橡胶如VITON

或纤维玻璃的钢。当使用多于一个的反应器柱时，如图2中所示，将反应器柱16、18、20和22串联连结。打开泵12和来自泵12和含氧气体入口的管线的交叉口13之间的阀11，起动泵12，硫酸开始流动通过每一个反应器柱16。如图2中所示，任选该阀11可位于酸容器10和泵12之间。将硫酸泵送到反应器柱16中邻近反应器柱16的顶部。当硫酸接触镍时，镍溶解从而产生溶液。应将每一个反应器柱16中液体的水平保持在或高于进入反应器柱16的入口15的水平。将该溶液通过出口17抽出到邻近反应器柱16的底部，并将之输送到收集箱10。优选该酸容器10也充当收集箱。该实施方案能够使任何未反应的硫酸连续流动通过该系统，并最终同镍金属反应。当溶液开始进入收集箱10时，将含氧气体引入到流动型态中任意点的溶液中。优选将含氧气体引入到泵和第一反应器柱之间的溶液中。可从氧气瓶14引入含氧气体。当氧气同溶液反应时，将硫酸镍和水泵送通过该系统并将之收集到收集箱10中。优选连续进行该方法，直到大多数硫酸已经反应形成硫酸镍溶液。优选提供过量的镍，在所有的镍溶解之前，所有的硫酸反应。如果期望，为了回收硫酸镍晶体，可加热硫酸镍和水的混合物，并蒸发水，留下硫酸镍粉末。

如图2中所示，其中使用四个反应器柱16、18、20和22，可使用几个反应器柱。多个柱的使用增加了停留时间，从而导致快速产生硫酸镍溶液。这种优选的实施方案使得更多的硫酸同镍反应，并在返回到收集箱10之前形成溶液。图3说明了在此公开的本发明的另一种实施方案。将含氧气体引入到在最后的柱16和收集箱10之间的点的溶液中。

                        实施例

使用一个反应器柱进行下面的试验，如在图1中所示的实施方案，该柱由涂覆有PTFE的钢构成。该反应器柱高7英尺，具有2英寸的内径。放置到反应器柱中的镍球为99.99％的镍，且在直径上具有0.254-3.81cm(0.1-1.5英寸)的平均大小。放置到该反应器柱中的镍球的重量为约25磅。将该硫酸容器/收集箱放置到热板上，并将所容之物加热到约90℃-约95℃之间的温度。将约0.5加仑的硫酸倒进硫酸容器/收集箱中。将该硫酸容器/收集箱的pH维持在2.5-4.0的pH。在100-150psi的压力下，引入硫酸。101-151psi的压力下，将氧气引入到泵和反应器柱之间的硫酸中。该硫酸和含氧气体流动进入含有镍球的反应器柱中。该反应连续进行约15个小时，直到硫酸镍的浓度高于镍的重量％。将该硫酸镍从溶液中分离，在溶液中回收约1.8kg的镍。

尽管以附图和前述说明书详细说明了本发明，认为附图和前述说明书为说明性的，且不限制本发明特征。对本领域技术人员而言，不违背本发明范围或精神，显然可对本发明进行变动和修改。例如，不违背本发明范围和精神，可改变反应器的构造材料、大小以及形状。此外，通过结合或单独使用上述实施方案中的一种或多种，由镍制备氢氧化镍是可能的，从而实现了更安全、更高效的方法。因此，这意味着本发明涵盖所有这样发明的修改和变动，其在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (36)

1.一种制备氢氧化镍的方法，包括：

提供至少一个含有镍金属的密封反应器；

在第一压力下，将硫酸引入到所述至少一个反应器中的每一个，从而溶解所述镍金属，其中所述第一压力在10psi-149psi的范围内；

在高于第一压力的第二压力下，引入含氧气体，其中所述第二压力在11psi-150psi的范围内；

制备硫酸镍溶液；

收集该硫酸镍溶液；以及

将该硫酸镍溶液转化为氢氧化镍。

2.权利要求1的方法，还包括连续添加硫酸从而在所述至少一个反应器中的每一个内维持化学计量，直到所有所述的镍金属溶解。

3.权利要求1的方法，其中该镍金属包括直径至少为0.1mm的镍球。

4.权利要求1的方法，所述转化所述硫酸镍溶液包括：

将硫酸镍从所述硫酸镍溶液分离；以及

将硫酸镍转化为氢氧化镍。

5.权利要求4的方法，所述分离包括加热该硫酸镍溶液直到水蒸发。

6.权利要求1的方法，所述至少一个反应器包括多于一个的反应器，其具有第一反应器和一个最后的反应器，其中在泵和硫酸容器之间，将所述反应器串联连结。

7.权利要求6的方法，所述引入含氧气体包括在泵和第一反应器之间引入含氧气体。

8.权利要求1的方法，所述至少一个反应器包括一个反应器柱，其中所述一个反应器柱连接在泵和硫酸容器之间。

9.权利要求8的方法，所述引入含氧气体包括在泵和一个反应器柱之间引入含氧气体。

10.权利要求1的方法，所述硫酸具有足以溶解所述镍金属的浓度。

11.权利要求1的方法，所述硫酸具有7％-30％的浓度。

12.权利要求8的方法，所述收集包括将该硫酸镍溶液放置到所述硫酸容器中。

13.权利要求1的方法，其中所述第二压力比第一压力至少大2psi.

14.权利要求1的方法，所述引入含氧气体包括将含氧气体引入到所述至少一个反应器的顶部空间。

15.权利要求1的方法，还包括在所述引入所述硫酸和引入所述含氧气体期间，加热所述硫酸镍溶液。

16.权利要求15的方法，所述加热包括将所述至少一个反应器加热到90-95℃之间的温度。

17.权利要求8的方法，所述引入含氧气体包括在所述一个反应器和硫酸容器之间引入含氧气体。

18.权利要求6的方法，所述引入含氧气体包括在最后的反应器和硫酸容器之间引入含氧气体。

19.权利要求1的方法，所述含氧气体包括氧气、空气或其混合物。

20.一种将块状镍金属转化为硫酸镍的方法，其包括：

提供至少一个含有块状镍金属的密封反应器柱，所述块状镍金属具有至少0.1mm的平均大小；

在第一压力下，将硫酸引入到所述至少一个密封反应器柱中的每一个，所述硫酸具有足以溶解该块状镍金属的浓度，其中所述第一压力在10psi-149psi的范围内；

在高于该第一压力的第二压力下，引入含氧气体，从而制备硫酸镍溶液，其中所述第二压力在11psi-150psi的范围内；

收集该硫酸镍溶液；以及

从该硫酸镍溶液中分离该硫酸镍。

21.权利要求20的方法，所述引入硫酸包括将硫酸从硫酸容器泵送到所述至少一个反应器柱中的每一个。

22.权利要求21的方法，所述引入硫酸包括将硫酸从硫酸容器泵送到第一反应器柱，所述第一反应器串联连结到至少一个其它反应器柱，该反应器柱至少包括一个最后的反应器柱，所述最后的反应器柱适于使该硫酸镍溶液流到硫酸容器中以进行所述收集。

23.权利要求22的方法，还包括连续添加硫酸从而在所述至少一个密封反应器柱中的每一个内维持化学计量，直到溶解所有所述的镍金属。

24.权利要求20的方法，其中第二压力比所述第一压力至少大2psi。

25.权利要求20的方法，所述分离包括加热该硫酸镍溶液，直到硫酸镍沉淀。

26.权利要求20的方法，所述至少一个反应器柱包括四个反应器柱，其中所述四个反应器柱串联连结在泵和硫酸容器之间。

27.权利要求26的方法，所述引入含氧气体包括在泵和所述四个反应器柱中的第一个之间引入含氧气体。

28.权利要求20的方法，所述至少一个反应器柱包括一个反应器柱，其中所述一个反应器柱连接在泵和硫酸容器之间。

29.权利要求28的方法，所述引入含氧气体包括在泵和一个反应器柱之间引入含氧气体。

30.权利要求20的方法，所述硫酸具有7％-30％的浓度。

31.权利要求20的方法，所述收集包括将硫酸镍溶液放置到所述硫酸容器中。

32.权利要求20的方法，还包括在所述引入所述硫酸和引入所述含氧气体期间，加热所述硫酸镍溶液。

33.权利要求32的方法，所述加热包括将所述硫酸镍溶液加热到90℃-95℃之间的温度。

34.权利要求26的方法，所述引入含氧气体包括在所述四个反应器柱的最后一个和硫酸容器之间引入含氧气体。

35.权利要求28的方法，所述引入含氧气体包括在所述一个反应器和硫酸容器之间引入含氧气体。

36.权利要求20的方法，所述含氧气体包括氧气、空气或其混合物。

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