CN111439791A - 一种气液乳化生产硫酸镍的方法 - Google Patents
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Abstract
硫酸镍作为一种重要的化学产品，其主要应用于电镀、电铸、二次电池、石化催化剂原料。采用空气氧化法以硫酸溶解金属镍生产出硫酸镍，将除油活化后的金属镍块填装到固定床反应器中，补充适量的除盐水，开启气液混合泵，从底部溶液中吸入溶液通过和纯氧混合制备成乳状气液混合液从固定床下部泵入反应器，同时缓慢加入硫酸，保证反应器内pH值控制在1.0以下，连续反应，当加酸完成，pH值达到一定值时停止反应，对反应液进行过滤得到纯净的硫酸镍溶液。本发明采用金属镍、稀硫酸、空气直接反应，流程短、工艺简单、不需引入其它氧化性杂质、过程中氢气量少、成本相对较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种气液乳化生产硫酸镍的方法，具体说是一种硫酸镍溶液的生产方法。
背景技术
随着新能源汽车的发展，新能源电池技术也在不断的创新，许多研发者将目光聚集在新能源电池的材料上，旨在寻求新的突破。而作为电池领域的主要原料——硫酸镍，则出现了新的需求增长点。金属镍块是大宗商品，全球年产180万余吨，65%以上应用于不锈钢生产。主要生产商有BPH、淡水河谷、嘉能可、金川、诺里尔斯克。产品来源稳定，质量可靠。
金属镍在常温常压下和硫酸反应速度较慢。在有氧化性物质存在的基础上反应速度会加快，但由于一般氧化剂（例如：双氧水、氯酸钠等）的加入会带入杂质。氧气是一种绿色氧化剂，不带入其他杂质。但其在水中的溶解度较低所以反应速度较慢。本发明采用一种气液混合设备将氧气以微米级分散在氨基磺酸水溶液中，增大气液接触面积。提高氧气的溶气量来增大系统的氧化性，从而加快反应速度。这样不仅降低了溶解成本，还可以减少杂质的引入。由于氧气在水中的溶解度很低，常温下仅为8.3mg/L，通过曝气法补氧速度很慢。而气液乳化是将氧气以微米级分散在溶液中。扩大了气液接触面积从而可以快速补充反应消耗的氧来提高反应速度。
发明内容
本发明采用空气氧化法以硫酸溶解金属镍生产出硫酸镍。将除油活化后的金属镍块填装到固定床反应器中，补充适量的除盐水。开启气液混合泵，从反应器底部溶液中吸入溶液通过和溶气气体混合制备成乳状气液混合液从固定床下部泵入反应器。同时缓慢加入硫酸。保证反应器内pH值在较低的水平，连续反应。当加酸完成，pH值达到一定值时停止反应，对反应液进行过滤得到纯净的硫酸镍溶液。
本发明是一种硫酸镍溶液的生产方法，该方法流程短、工艺简单、不需引入其它杂质、过程中氢气量少、成本相对较低。
本发明包括以下步骤：
1、去除金属基体表面油脂。将金属镍块置于10%的氢氧化钠溶液中浸泡1~2小时后用除盐水淋洗干净，除盐水为电导率小于10us/cm的反渗透产水、EDI产水、离子交换产水。
2、将除油活化后的金属镍块填装到耐酸、耐磨材质的固定床反应器中，补充适量的除盐水。除盐水的加入量必须淹没金属镍且高于金属层不小于20cm。开启气液乳化泵，从底部溶液中吸入溶液通过和气体混合制备成乳状气液混合液从固定床下部泵入反应器。同时缓慢加入硫酸。反应过程中pH值控制在1.0以下连续反应。其中，金属镍为镍含量不低于99.5%的镍板、镍角、镍豆、镍珠；溶气气体是空气、纯氧气、臭氧中的一种；气液乳化泵，过流材质为904合金钢；泵出口设置稳压管，保证溶气液在稳压管的停留时间不小于60秒；泵出口压力不小于0.45MPa；泵吸气量按照泵流量的8%~10%。
3、当加酸完成，pH值达到3.5~4.5时，同时控制镍含量不小于120g/L，停止反应，并采用过滤精度高于1μm的精密过滤器对反应液进行过滤。
4、过滤后的溶液可直接包装或用于镍盐的生产。
本发明硫酸镍的生产方法与现有生产方法相比，具有以下优点：
1、本发明采用金属镍和硫酸直接反应工艺流程短。
2、本发明采用气液乳化泵溶解氧气，溶解速度快。液体氧化性强，反应速度快。
3、本发明所采用空气作为氧化物质，不引入其它杂质且成本较其他氧化剂低。
4、本发明控制过程反应pH值，所以氢气产生量少，安全环保。
综上所述，本发明所提供的硫酸镍溶液是生产方法具备较现有方法，工艺流程短、工艺简单、不需引入其它杂质、过程中氢气量少、成本相对较低的优点。本发明所涉及的方法极少见过有类似的设计公开，该方法具有独特的创新性，实为一种具有实际应用价值的新型发明。
附图说明
图1为气液乳化生产硫酸镍装置图其中1表示在固定床上的金属镍。2为气液乳化泵，3为稳压管
具体实施
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。
1、将金属镍采用10%的氢氧化钠溶液浸泡1~2小时，除去表面的油脂，浸泡结束后用除盐水淋洗至出水为中性可视为淋洗干净。
2、将除油活化后的金属镍投加到固定床反应器中，加除盐水至淹没金属镍，液面高于金属镍最高处20㎝（记录加水量）。开启排气装置、气液乳化泵。调整稳压管压力不低于0.45MPa。待稳定5~10分钟后开启进气阀，调整进气阀大小保证空气流量为泵流量的8%~10%。
3、待设备正常运行后开启加酸泵缓慢向反应器投加硫酸，根据反应器内pH值调整加酸速度。控制反应器内的pH值不高于1.0。缓慢反应。加酸量根据金属镍、除盐水的投加量来定量。
4、硫酸投加结束后继续运行设备，待pH值缓慢升高到3.5~4.5时关闭气液乳化泵。开始用过滤进度高于1μm的精密过滤器过滤。
5、所得滤液根据使用情况可直接包装或用于其他镍盐的合成。
Claims (9)
1.一种气液乳化生产硫酸镍的方法，其特征是采用空气氧化法以硫酸溶解金属镍生产出硫酸镍；步骤包括：去除金属镍块表面油脂，将除油活化后的金属镍块填装到固定床反应器中，补充除盐水，开启气液乳化泵，从底部溶液中吸入溶液通过和气体混合制备成乳状气液混合液从固定床下部泵入反应器，同时缓慢加入硫酸，保证反应器内pH值控制在1.0以下，连续反应，当加酸完成，pH值达到一定值时停止反应，对反应液进行过滤得到纯净的硫酸镍溶液。
2.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：所述的金属镍为镍含量不低于99.5%的镍板、镍角、镍豆、镍珠。
3.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：所述的气液乳化所采用的主要装置为气液乳化泵，过流材质为904合金钢；泵出口设置稳压管，保证溶气液在稳压管的停留时间不小于60秒；泵出口压力不小于0.45MPa；泵吸气量按照泵流量的8%~10%。
4.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：所述的除盐水为电导率小于10us/cm的反渗透产水、EDI产水、离子交换产水。
5.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：所述的溶气气体包括空气、纯氧气、臭氧中的一种。
6.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：所采用的固定床反应器是采用PP类耐酸、耐磨材质制作。
7.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：当加酸完成，pH值达3.5~4.5，同时控制镍含量不小于120g/L时停止反应开始过滤。
8.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：反应结束过滤时过滤精度大于1μm。
9.根据权利要求1中所述的气液乳化生产硫酸镍方法，其特征是：金属镍的加入量需过量20%~30%，除盐水的加入量必须淹没金属镍且高于金属层不小于20cm。
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