PL126646B1 - Method of preparing nickel nitrate solution in particular for obtaining catalysts - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sporzadzania roztworu azotanu niklu, zwlaszcza do otrzymywania katalizatorów niklowych, przez rozpuszczenie niklu metalicznego w kwasie azotowym, przydatny zwlaszcza do wytwarzania katalizatorów metoda wytracania alkalicznych osadów lub zarabiania (mieszania) komponentu atywnego z innymi skladnikami, badz do wytwarzania innych chemikaliów zawierajacych nikiel.Znane sposoby sporzadzania roztworów azotanu niklu z kwasu azotowego i niklu metalicznego polegaja na zalewaniu metalu, korzystnie w postaci rozdrobnionej na przyklad w postaci wiórów woda, rozcienczonym kwa¬ sem azotowym i nastepnym dozowaniu kwasu azotowego, przy czym szybkoscia dozowania reguluje sie szyb¬ kosc roztwarzania metalu. Zgodnie z prawami kinetyki chemicznej, przy duzym stezeniu kwasu azotowego, szybkosc rozpuszczania jest duza. W miare zuzywania sie kwasu, szybkosc roztwarzania metalu maleje asympto¬ tycznie do zera. Wysoka szybkosc procesu mozna utrzymac az do calkowitego rozpuszczenia metalu, jesli utrzymuje sie stale odpowiednio wysokie stezenie kwasu azotowego. Taki sposób postepowania wydatnie skraca czas trwania rozpuszczania, lecz prowadzi do powstania silnie kwasnego roztworu azotanu niklu. Roztwór taki ma zastosowanie tylko w szczególnych okolicznosciach, zwykle bowiem pozadane sa roztwory mozliwe jak najbardziej neutralne, poniewaz operacja zobojetniania silnie kwasnego roztworu jest bardzo klopotliwa i niedo¬ godna technicznie. Zobojetniania roztworu mozna dokonac przez wprowadzenie do kwasnego roztworu azotanu, dodatkowej ilosci metalicznego niklu. Zazwyczaj proces roztwarzania prowadzi sie wówczas przy nadmiarze metalicznego niklu, lecz szybkosc koncowego etapu zobojetniania bardzo gwaltownie spada w miare obnizania stezenia kwasu i wzrostu stezenia jonów NI" w roztworze. Tegorodzaju postepowanie jest dlugotrwale i nie daje istotnych korzysci.Znany jest takze sposób otrzymywania krystalicznego azotanu niklu polegajacy na wykrystalizowaniu go z kwasnego roztworu pochodzacego z roztwarzania metalu w kwasie i oddzieleniu krysztalów od roztworu macie¬ rzystego. Przy tym sposobie postepowania, gdy zawartosc kwasu azotowego w kwasnym roztworzejest wysoka, nawet po wykrystalizowaniu azotanu niklu i po rozpuszczeniu go w czystej wodzie otrzymuje sie zbyt kwasne roztwory dla dalszego wykorzystania do wytracania zasadowych osadów mas katalitycznych. Uzycie takich2 126646 roztworów do preparatyki katalizatorów wymaga nie tylko dodatkowego zuzycia odczynników neutralizujacych, ale przede wszystkim takze prowadzi do wytwarzania nadmiernych ilosci uciazliwych odpadów — scieków.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania malo-kwasnego roztworu azotanu niklu przy niemal calkowitym stopniu przereagowania kwasu uzytego do rozpuszczania metalu i jednoczesnym znacznym skróceniu czasu reakcji.Cel ten osiagnieto przez zastosowanie do poczatkowego zalania niklu metalicznego, wysoko-kwasnego lugu pokrystaHcznego oraz prowadzenie procesu w okreslonych wynalazkiem warunkach.Wedlug wynalazku, nikiel metaliczny zalewa sie wysoko-kwasnym, zawierajacym powyzej 20%, korzystnie 30—35% wagowych HN03, lugiem pokrystalicznym, a nastepnie do mieszaniny wprowadza sie kwas azotowy o stezeniu nie mniejszym niz 50%. Dozowanie kwasu azotowego odbywa sie w sposób zapewniajacy utrzymanie w mieszaninie stezenia kwasu azotowego nie przekraczajacego 45%, oraz temperatury, zaleznej od stezenia kwasu w mieszaninie reakcyjnej, w której preznosc parcjalna par HN03 nie przekroczy 24 hPa. Po okresie reakcji szybkiej (po wprowadzeniu wymaganej ilosci kwasu) z uwagi na obnizajaca sie szybkosc procesu, temperature mieszaniny podwyzsza sie o okolo 10—15°C, lecz nie wyzej niz do 110°C i w tych warunkach prowadzi sie dalszy etap zobojetniania. Proces przerywa sie w chwili, kiedy stezenie kwasu azotowego w mieszaninie reakcyj¬ nej zawiera sie w granicach, korzystnie 10-12,5% lecz nie nizej niz 8% wagowych. Nastepnie roztwór ochladza sie do temperatury ponizej 25° C i pozostawia do krystalizacji. Faze krystaliczna, po oddzieleniu lugu pokrysta¬ Hcznego rozpuszcza sie, korzystnie w cieczy pochodzacej z koncowego etapu mycia wczesniej wytraconego zasa¬ dowego osadu masy katalitycznej zawierajacej nikiel.Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest zapewnienie warunków, w których podczas operacji krystalizacji osiaga sie bardzo wysoki stopien wykrystalizowania azotanu niklu, przy jednoczesnie bardzo korzystnym rozdzia¬ le jonów kwasu azotowego miedzy faza krystaliczna i faza ciekla - lugiem pokrystalicznym.Sposób sporzadzania roztworu azotanu niklu oprócz wydatnego skrócenia czasu prowadzenia procesu (w podwyzszonej temperaturze i w warunkach wydzielania szkodliwych par kwasu azotowego) pozwala takze na obnizenie zawartosci kwasu azotowego w azotanie kierowanym do wytracania alkalicznymi roztworami osadów mas katalitycznych. Zmniejszenie ilosci odczynnika wytracajacego koniecznego do zobojetnienia roztworu powo¬ duje zmniejszenie stezenia jonów niepozadanych w roztworze macierzystym oraz w osadzie (jonów nie wchodza¬ cych konstytucyjnie w sklad osadu i wplywajacych niekorzystnie na wlasnosci katalityczne produktu; na przyklad jonów Na+ - przy wytracaniu osadów roztworami NaOH czy Na2C03).Przyklad. Proces roztwarzania prowadzono w otwartym naczyniu. 1000 + 100 g nadmiaru metalicz¬ nego niklu w postaci wiórek o grubosci 1 mm zalano 2193 g kwasnego lugu pokrystalicznego o skladzie: 26% wagowych Ni(N03)2 i 33% wagowych HN03, a nastepnie lekko podgrzewajac dodano 700 g kwasu azotowego o stezeniu 65% wagowych, z taka szybkoscia, aby temperatura mieszaniny nie przekroczyla 70°C. Nastepnie wylaczono ogrzewanie naczynia reakcyjnego, bowiem stezenie HN03 w roztworze juz przekroczylo 40% wago¬ wych. Obserwuje sie wówczas podwyzszenie szybkosci reakcji roztwarzania niklu oraz samorzutny wzrost tempe¬ ratury mieszaniny. Dalsze dozowanie kwasu prowadzono porcjami w takim tempie, aby reakcja nie przebiegala zbyt burzliwie i aby temperatura mieszaniny nie przekroczyla 85°C. Po wprowadzeniu calej ilosci kwasu (7500 g) proces kontynuowano jeszcze okolo 1 godziny, podwyzszajac przy tym temperature do 95°C.Po tym czasie roztwór azotanu niklowego zlano znad pozostalego nadmiaru metalicznego niklu (100 g), ochlodzono i pozostawiono do krystalizacji w temperaturze 18-20°C w naczyniu z dnem stozkowym, zaopa¬ trzonym w zawór spustowy. Ciecz macierzysta oddzielono od fazy krystalicznego azotanu niklu przez otwarcie zaworu spustowego. Otrzymano 2193 g lugu pokrystalicznego oraz 5675 g krystalicznego azotanu niklu o zawar¬ tosci 17,62% wagowych Nf" i 4,7% wagowych HN03. Faze krystaliczna rozpuszczono w 4325 g wody poplucz- nej pochodzacej z ostatniego etapu mycia wczesniej wytraconej zawiesiny katalitycznej, zawierajacej nikiel.Otrzymano 10 000 g roztworu do wytracenia, o stezeniu 10% wagowych NT".Zastrzezenie patentowe Sposób sporzadzania roztworu azotanu niklu, przeznaczonego zwlaszcza do wytracania zasadowych osa¬ dów mas katalitycznych, przez roztwarzanie niklu metalicznego w roztworze kwasu azotowego, znamien¬ ny tym, ze nikiel metaliczny zalewa sie najpierw wysoko-kwasnym, zawierajacym powyzej 20% korzystnie 30—35% wagowych HN03, lugiem pokrystalicznym, a nastepnie do mieszaniny wprowadza sie kwas azotowy o stezeniu powyzej 50%, w sposób zapewniajacy utrzymanie stezenia kwasu w mieszaninie nie przekraczajacego 45 7c i temperatury, zaleznie od stezenia kwasu, w której preznosc czastkowa par HN03 nie przekroczy 24 hPa, po czym po okresie reakcji szybkiej, podwyzsza sie temperature mieszaniny o okolo 10—15°C, lecz nie wyzej niz126646 3 do 110°C i proces kontynuuje sie do momentu uzyskania stezenia kwasu w mieszaninie, korzystnie 10-12,5% lecz nie nizszego niz 8% wagowych, nastepnie roztwór ochladza sie do temperatury ponizej 25°C i pozostawia do krystalizacji, po czym faze krystaliczna oddziela sie i rozpuszcza, korzystnie w cieczy pochodzacej z koncowego etapu mycia wczesniej wytraconego, zasadowego osadu masy katalitycznej zawierajacej nikiel. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób sporzadzania roztworu azotanu niklu, przeznaczonego zwlaszcza do wytracania zasadowych osa¬ dów mas katalitycznych, przez roztwarzanie niklu metalicznego w roztworze kwasu azotowego, znamien¬ ny tym, ze nikiel metaliczny zalewa sie najpierw wysoko-kwasnym, zawierajacym powyzej 20% korzystnie 30—35% wagowych HN03, lugiem pokrystalicznym, a nastepnie do mieszaniny wprowadza sie kwas azotowy o stezeniu powyzej 50%, w sposób zapewniajacy utrzymanie stezenia kwasu w mieszaninie nie przekraczajacego 45 7c i temperatury, zaleznie od stezenia kwasu, w której preznosc czastkowa par HN03 nie przekroczy 24 hPa, po czym po okresie reakcji szybkiej, podwyzsza sie temperature mieszaniny o okolo 10—15°C, lecz nie wyzej niz126646 3 do 110°C i proces kontynuuje sie do momentu uzyskania stezenia kwasu w mieszaninie, korzystnie 10-12,5% lecz nie nizszego niz 8% wagowych, nastepnie roztwór ochladza sie do temperatury ponizej 25°C i pozostawia do krystalizacji, po czym faze krystaliczna oddziela sie i rozpuszcza, korzystnie w cieczy pochodzacej z koncowego etapu mycia wczesniej wytraconego, zasadowego osadu masy katalitycznej zawierajacej nikiel. PL