专利名称：一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法
技术领域：
本发明属于从镍矿原料，二次镍化合物原料制备金属超细粉末技术，一种通过原 料酸溶、粗除杂、精除杂、富集，通过液相还原变成固态，再在PID调节电炉中直接还原制备 亚微米级链球状超细镍粉。
背景技术：
材料超细化后呈现出来的各种优良的理化性能，为新材料的研发和传统材料及相 产产业的技术改造带来了巨大的发展机遇和市场前景。超细粉末通常又分微米级、亚微米 级和纳米级粉末。粒径大于ι μ m的粉末称微米粉末，粒径小于1 μ m大于0. 1 μ m称亚微米 粉末，粒径在此0. 1 μ πΓΟ. 001 μ m (即1-lOOnm)的粉末称纳米材料。超细镍粉具有极大的 体积效应和表面效应，在磁性、内压、热阻、光吸收、化学活性等方成表现出许多特殊性质， 目前广泛用于电子产品、硬质合金、金刚石粘结剂、催化剂、导电浆料，多层陶瓷电容器等许 多领域。作为一种新型材料，其用途广，市场需求量大。目前，制备超细镍粉的方法主要有羰基镍热分解法、电解法、雾化法、加压氢还原 法、液相还原法。这些方法各有优点，但也存在一定的局限性。羰基镍热分解法工艺先进， 质量稳定，但存在工艺设备条件严格，镍粉粒度较大，而羰基镍剧毒，易污染环境，如T255、 T210含碳量高，不符合低碳环保要求等缺点。电解法在工业上广泛应用，但生产出来的镍粉 粒度较大，且能耗高；加压氢还原法需要高压反应设备，成本高，操作复杂。湿化学化沉淀， 操作方便，产品质量较好，被国内外广泛研究并应用于生产。
发明内容
为了克服上述方法的不足，本发明的目的在于提供一种链球状超细镍粉的制备 方法，制造工艺简单，方便且环保，适合于工业化生产，其中制备出的镍粉纯度高，粒度小， 比表面积大，视密度低，含碳量低，符合国家低碳环保要求，符合电子电器产品ROHS国际标 准，能满足电子、硬质合金，金刚石粘结剂、催化剂等许多领域对该镍粉的要求。本发明的技术方案是通过以下方式实现的一种亚微米级链球状超细镍粉的制备 方法，以重量百分比计，包括以下步骤
1)、制备纯氯化镍溶液；将含镍原料高温酸溶解，化学除杂，萃取分离，富集制得氯化 镍溶液；
①、镍原料预处理；将含镍原料加入浓度为(2-5%)的硫酸溶液，调整PH值为0.5-1、在 90°C温度下反应1小时溶解得硫酸镍溶液；
②、化学粗除杂将硫酸镍溶液中加入氯酸钠固体，控制温度在85 95°C，调节 PH3. (Γ4. 0，过滤铁等杂质；在除铁后的硫酸镍液体中加入氟化钠固体，粗除钙镁(Ca、Mg)， 温度7(T95°C，调节PH5飞，氟化钠加入量为溶液Ca2+，Mg2+质量的4倍，加料完成后搅拌1_3 小时，得到硫酸镍溶液；
③、萃取分离精除杂经化学除杂后的硫酸镍溶液采用HR2PO4溶剂15-20%萃取，深度除
3杂，辅料盐酸6-8%、液碱0. 04-0. 06%、磺化煤油80-85%，除去硫酸镍溶液中Cu、Zn、Ca、Mg、 Fe等杂质；
④、富集将经上述除杂后的硫酸镍溶液再用HR2PO3萃取剂25-30%、盐酸6-8%富集得 到含镍为6(T90g/l的氯化镍溶液。2)、制备碳酸镍溶液取以上制得的纯氯化镍溶液60g/广90g/L与沉淀剂为碳酸 氢铵溶液150g/广250g/L，经加料装置分别加入同一反应釜中，控制温度20-65°C，Ni2+以 一定加料方式加入反应釜中，调整PH值为5. 5-7. 5，在Ni2+—NH4+_CL__H20中进行化学沉 淀反应，经过滤洗涤得到碳酸镍固体。3)、干燥在温度为120_150°C条件下时间8 —12小时干燥制得碳酸镍粉体。4)、粉碎过筛-325目以下，控制费氏粒径在0.2 —0.8μπι之间。5)、还原热分解将经粉碎的碳酸镍粉末装入盒中，置于还原设备PID调节电炉 中，以液压传动自动推盒，控制温度 为30(T70(TC，并在氢气纯度为75%、氮气纯度为25%的 气氛中进行还原热分解反应，得到亚微米级链球状超细镍粉。本发明，以纯氯化镍溶液为原料，采用沉淀反应，黄钠铁矾法除铁、氟化钠粗除钙 镁、二次萃取分离、超细粉碎，在氢气和氮气的还原气氛下进行反应，最终产品含碳量低，符 合目前低碳环保要求。符合电子电器产品国际ROHS标准，生产过程无毒无污染，对环境友 好。钙、镁的除去率达95%，镍粉的纯度达到99. 8%、视密度低，为0. 3-0. 6g/cm3,颗粒形状为 链球状的亚微米级超细镍粉，能满足以上许多领域的要求。
图1 本发明生产氯化镍溶液工艺流程图。图2 本发明中亚微米级链球状超细镍粉的工艺流程图。图3 本发明亚微米级链球状超细镍粉5000倍扫描电镜图。图4 本发明亚微米级链球状超细镍粉10000倍扫描电镜图。
具体实施例方式一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，以重量百分比计，包括以下步骤1、制 取氯化镍溶液2、制备碳酸镍固体3、干燥；4、粉碎5、还原热分解。1、制取氯化镍溶液由图1知，本发明链球状超细镍粉的生产氯化镍溶液工艺流 程图。1)、镍原料预处理；在含镍的原料加入浓度为(2-5%)硫酸溶液，调整PH值为 0. 5-1、镍原料可以是矿石、合金钢或其它含镍成份的固体。在90°C温度下反应1小时溶解 得硫酸镍溶液，其化学成份见表一
表一硫酸镍溶液化学成分
元素成份NiCuZnCaMgFePbMnCr含量(g/1)35. 000. 200. 100. 500. 300. 500. 0050. 050. 05
Ni2++S042_ — NiSO4
2)、化学粗除杂将一定量氯酸钠固体加入硫酸镍溶液中，控制温度在85、5°C，调节 PH3. (Γ4. 0，过滤铁等杂质；将除铁后的硫酸镍液体中加入氟化钠固体，粗除钙镁(Ca、Mg)， 温度7(T95°C，调节PH5飞，氟化钠加入量为溶液Ca2+，Mg2+质量的4倍，加料完成后搅拌1_3
4小时，过滤铁等杂质，过滤铁的除去率达到99. 8%，得到硫酸镍溶液。其化学成份见表二 表二 化学除杂后的硫酸镍化学成分
权利要求
1.一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，以重量百分比计，包括以下步骤1)、制 备纯氯化镍溶液；2)、制备碳酸镍固体3)、干燥4)、粉碎5)、还原热分解；其特征在于1)、制备纯氯化镍溶液；将含镍原料高温酸溶解预处理，化学粗除杂，萃取分离精除 杂，富集制得氯化镍溶液；2)、制备碳酸镍固体取以上制得的纯氯化镍溶液60g/广90g/L与沉淀剂为碳酸氢铵 溶液150g/广250g/L，经加料装置分别加入同一反应釜中，控制温度20-65°C，Ni2+以一定 加料方式加入反应釜中，调整PH值为5. 5-7. 5，在Ni2+—NH4+_CL__H20中进行化学沉淀反 应，经过滤洗涤得到碳酸镍固体；3)、干燥将碳酸镍固体在温度为120-150°C条件下时间8—12小时，干燥制得碳酸镍 粉体；4)、粉碎过筛-325目以下，控制费氏粒径在0.2 — 0.8 μ m之间；5)、还原热分解将经粉碎的碳酸镍粉末装入盒中，置于还原设备PID调节电炉中，以 液压传动自动推盒，控制温度为30(T70(TC，并在氢气、氮气气氛中进行还原热分解反应，得 到亚微米级链球状超细镍粉。
2.根据权利要求1所述的一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，其特征在于 所述的步骤1)中镍原料预处理是将含镍原料加入浓度为2-5%硫酸溶液，调整PH值为 0. 5-1、在90°C温度下反应1小时溶解得硫酸镍溶液。
3.根据权利要求1所述的一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，其特征在于所 述的步骤1)中化学粗除杂是将硫酸镍溶液中加入氯酸钠固体，控制温度在85、5°C，调 节PH3. (Γ4. 0，过滤铁等杂质；将除铁后的硫酸镍液体中加入氟化钠固体，粗除钙镁，温度 70^950C，调节PH5飞，氟化钠加入量为溶液Ca2+，Mg2+质量的4倍，加料完成后搅拌1_3小时， 得到硫酸镍溶液。
4.根据权利要求1所述的一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，其特征在于所 述的步骤1)中萃取分离精除杂是经化学除杂后的硫酸镍溶液采用HR2PO4溶剂15-20%萃 取，深度除杂，辅料盐酸6-8%、液碱0. 04-0. 06%、磺化煤油80-85%，除去硫酸镍溶液中Cu、 Zn, Ca, Mg, Fe 杂质。
5.根据权利要求1所述的一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，其特征在于所 述的步骤1)中富集是将经上述除杂后的硫酸镍溶液再用25-30%的HR2PO3萃取剂、6_8% 的盐酸富集得到含镍为6(T90g/l的氯化镍溶液。
6.根据权利要求1所述的一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，其特征在于所 述的步骤5)中的氢气是在纯度为75%、氮气在纯度为25%气氛调控下进行。
全文摘要
一种亚微米级链球状超细镍粉的制备方法，以重量百分比计，包括以下步骤1)制备纯氯化镍溶液；2)制备碳酸镍溶液3)干燥4)粉碎5)还原热分解。本发明，以纯氯化镍溶液为原料，采用沉淀反应，黄钠铁矾法除铁、氟化钠粗除钙镁、二次萃取分离、超细粉碎，在氢气和氮气的还原气氛下进行反应，最终产品含碳量低，符合目前低碳环保要求。符合电子电器产品国际ROHS标准，生产过程无毒无污染，对环境友好。钙、镁的除去率达95%，镍粉的纯度达到99.8%、视密度低，为0.5-0.6g/cm3，颗粒形状为链球状的亚微米级链球状超细镍粉，能满足以上许多领域的要求。
文档编号B22F9/26GK102091789SQ201010598370
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者袁全平, 袁全火 申请人:丹阳市求精合金钢有限公司