专利名称：一种枝晶状镍粉的生产方法
技术领域：
一种枝晶状镍粉的生产方法，涉及一种利用湿法冶金方法生产金属粉末的方法，特别是采用镍、铜、钴冶炼生产过程中的含镍溶液，通过萃取工艺转化氯化镍(硝酸镍)，再制备成具有特殊形貌的草酸镍盐，进行枝晶状镍粉的生产方法。
背景技术：
随着现代电子、磁性材料、导电浆料、催化剂、零部件、高容量电池、有机合成、航天器件等各大行业的快速发展，对粉末产品的要求越来越高，不仅是化学成份的相对纯化，对粉末产品的一些物理特性提出了更高的要求。例如以草酸镍制备的超细镍粉由于表面活性高，导电性和导热性好而广泛应用于化学催化剂、硬质合金粘接剂、导电浆料和二次电池电极材料等方面。以草酸镍制备的活性超细氧化镍粉因具有多种晶体形态和不同的形貌特征，从而在不同条件下表现出不同的物化性能，在电池电极、催化剂、半导体、磁性材料、玻璃和搪瓷等方面具有广阔的市场应用前景，并逐渐成为纳米材料研究的新热点。
另外草酸镍本身在有机催化上就是一种性能良好的催化剂制备原料，尤其是随着现代有机合成化学技术的发展，催化剂不再单一使用镍、钴及稀贵金属，大多寻求多基体的复合催化剂，以提高催化剂的效能和专属性，用草酸镍作为原料，正好满足了复合催化剂制备的需要。另据文献报道，纳米氧化镍是一种很有前途的材料，它被广泛应用在催化剂、电极、气体传感器和磁性材料等方面，同时纳米氧化镍具有同Co3O4、RuO2·xH2O相同电化学电容器的比容量，而其价格远比Co3O4、RuO2·xH2O便宜，因而引起了很多人们的关注，而制备纳米氧化镍的手段常用的也有两种，即固相法和液相法。液相法由于工艺简单，设备成本较低及易于控制等优点被广泛研究。
在已有的镍粉的生产方法中，由于采用的原料及工艺过程等原因的限制，制备成本高。目前，特别是在以铜、镍、钴金属为产品的冶炼企业中，在金属的提取和电解过程中，会产生大量贫化的含镍原料和溶液，对生产过程的金属收率产生不良影响，通常是对这部分溶液的进行处理，返回生产流程，以提高金属收率，造成生产流程长、工序复杂、生产成本高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效利用镍、铜、钴冶炼生产过程中产生的硫酸镍溶液，通过萃取等工艺转化为具有特殊形貌的草酸镍，以达到控制镍粉的形貌，进而使镍粉具有特定的物理化学特性的枝晶状镍粉的生产方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种枝晶状镍粉的生产方法，其特征在于制备过程是将镍、铜、钴冶炼生产过程中产生的硫酸镍溶液采用P204进行全萃，再用盐酸HCl进行反萃转为氯化镍或硝酸镍溶液，再经过活性碳吸附除去有机物；用纯净水稀释至溶液中镍含量为35g/l～50g/l，通入液氨调节溶液PH至8～8.8，使镍离子形成镍氨络合离子；再将溶液加温至60℃～70℃，在溶液中按含镍重量的0.5％～0.6％加入添加剂PVP或柠檬酸钠，搅拌并滴加为镍溶液体积的1.3～1.5倍的草酸溶液，整个反应过程中始终控制PH值在8～8.8，滴加完后静置至上清液中镍含量小于0.5g/l；将草酸镍悬浊液进行真空抽滤，用纯净水洗涤草酸镍至中性后，在100℃～110℃温度下干燥8～10小时；把干燥好的草酸镍放进井式还原炉中，通入氢气升温至350℃～400℃，还原25～35分钟后冷却至室温，经气流破碎后得到枝晶状的镍粉产品。
本发明的方法，利用镍、铜、钴冶炼生产过程中产生的硫酸镍溶液，经过萃取等工艺转化为草酸镍盐，通过控制草酸镍的形貌而制备枝晶状镍粉的生产方法，涉及草酸镍溶液的转型、净化、沉淀、过滤、洗涤、干燥、还原等生产过程，更具体的是用硫酸镍溶液经过全萃取转为氯化镍或硝酸镍溶液，在此过程中同时对溶液进行深度净化，降低各种杂质离子的含量；然后在添加剂的作用下，严格控制各种工艺参数，用草酸溶液进行沉淀，形成枝晶状或结晶针状形貌的草酸镍沉淀，经真空过滤、洗涤、干燥后，在井式炉装置中用氢气还原，制备出枝晶状镍粉。其生产原料来源广、工艺适应范围大，成本比电解法低。
附图为本发明的方法的工艺流程示意图。
具体实施例方式 下面结合实例对本发明的方法作进一步的说明。
一种枝晶状镍粉的生产方法，其制备依次过程为 a.将硫酸镍溶液萃取转化成氯化镍溶液 采用硫酸镍生产系统的除钙镁料液，采取P204全萃工艺，用3～3.5N酸度的HCl反萃，反萃氯化镍溶液浓度为60～80g/l；反萃后的溶液中有机物含量较高，必须进行除有机物，溶液经过活性碳吸附，基本上可以把其中90％以上的有机物除去； b.制备镍氨络合溶液 经过除有机物后的溶液，用泵打到反应釜中，用反渗透纯净水稀释至35g/l～50g/l，通液氨调节溶液PH至8左右，使镍离子形成镍氨络合离子； c.沉淀 配制草酸溶液，经过滤后打到高位槽中，待用。对反应釜中的溶液加温至60～70℃，溶液中按镍量加入0.5％～0.6％的添加剂(PVP或柠檬酸钠等)，在PH在线测试仪的显示下，搅拌并慢慢滴加草酸溶液，整个反应过程中始终控制PH值在8～8.8左右，直至用1.3～1.5倍镍溶液的草酸溶液滴加完，然后继续搅拌30min，静置后取上清液测试，如上清液中镍含量小于0.5g/l即反应完全，否则还需要补加草酸溶液，该条件控制下生产的是枝晶状或结晶针形状的草酸镍。
d.过滤、洗涤、干燥 把反应完全的草酸镍悬浊液放到真空洗涤槽中，用真空抽滤，把过滤后的母液打到母液储存罐中，然后用加热到60℃～80℃的反渗透纯净水洗涤至洗水呈中性；洗涤时尽量采用少量、多次洗涤。洗涤合格的草酸镍装在不锈钢托盘中，放进烘干窑中(温度在100～110℃)，连续烘8～10小时。
e.还原 把已经干燥好的草酸镍放进井式还原炉中，先通氢气再升温，直至350～400℃，还原2～2.5h停电，在继续通氢气和氮气的情况下，快速冷却至室温，取出已还原好的镍粉，经气流破碎后，混料、包装，即为枝晶状的镍粉产品。
实例1 采用硫酸镍生产系统的除钙镁料液；采取P204全萃工艺，用3.5N酸度的盐酸(HCl)反萃，反萃液浓度为70～80g/l。制备出氯化镍的溶液经过活性碳吸附，有机物除去率为90％。经过除有机物后的溶液，用泵打到反应釜中，用反渗透纯净水稀释至35g/l，通液氨调节溶液PH至8，使镍离子形成镍氨络合离子；配制约100g/l的草酸溶液，经过滤后打到高位槽中，待用。
把镍含量为35g/l的氯化镍溶液200升，打到0.5m3的反应釜中，通液氨调节pH至8.2，按镍量加入0.50％的PVP或柠檬酸钠添加剂，通蒸汽加热至溶液温度为60℃，开始滴加100g/l的草酸溶液，并少量通液氨，保持pH稳定在8.0～8.8之间，直至把氯化镍溶液体积1.30倍的草酸加完，取上清液测定镍含量，镍含量0.49g/l，再搅拌20min.，反应完全。
把上述固液混和物，放进抽滤缸，并用70℃的热水洗涤，洗液pH为6.1时，洗涤合格。把滤饼放进不锈钢托盘中，并摆放到干燥架子上，关闭干燥窑的门，升温至100℃，干燥8小时。
把上述草酸镍产品，平铺满井式炉中的料盘，平推进井式炉中，密封开口，通氢气和氮气的混和气体后，开始加热，直至内胆中的温度达到约350℃，反应25min.，取出，此时减少氢气的流量、增加氮气的流量，并迅速用水冷法降温至室温，取出料盒，采样后，迅速包装。
产品化学成分，％CuFeCaCS氧含量0.0130.0100.0220.230.00490.20 粒度测定平均粒度D50为2.09um，松装密度0.35g/cm3 实施例2 其它条件同例1，用3N酸度的盐酸(HCl)反萃，制备出70～80g/l氯化镍的溶液经过活性碳吸附，有机物除去率为90％。经过除有机物后的溶液，用泵打到反应釜中，用反渗透纯净水稀释至50g/l，通液氨调节溶液PH至8.3，使镍离子形成镍氨络合离子；配制约100g/l的草酸溶液，经过滤后打到高位槽中，待用。
把镍含量为50g/l的氯化镍溶液200升，打到0.5m3的反应釜中，通液氨调节pH至8.5，按镍量加入0.6％的PVP或柠檬酸钠添加剂，通蒸汽加热至溶液温度为70℃，开始滴加100g/l的草酸溶液，并少量通液氨，保持pH稳定在8.0～8.8之间，直至把氯化镍溶液体积1.50倍的草酸加完，取上清液测定镍含量，镍含量0.48g/l，再搅拌20min.，反应完全。
把上述固液混和物，放进抽滤缸，并用70℃的热水洗涤，洗液pH为6.4时，洗涤合格。把滤饼放进不锈钢托盘中，并摆放到干燥架子上，关闭干燥窑的门，升温至110℃，干燥10小时。
把上述草酸镍产品，平铺满井式炉中的料盘，平推进井式炉中，密封开口，通氢气和氮气的混和气体后，开始加热，直至内胆中的温度达到约400℃，反应35min.，取出，此时减少氢气的流量、增加氮气的流量，并迅速用水冷法降温至室温，取出料盒，采样后，迅速包装。
产品化学成分，％CuFeCaCS氧含量0.0130.0100.0220.230.00490.20 粒度测定平均粒度D50为4.82um，松装密度0.43g/cm权利要求
1.一种枝晶状镍粉的生产方法，其特征在于将铜、镍、钴冶炼生产过程中产生的硫酸镍溶液采用P204进行全萃、再用盐酸HCl进行反萃转为氯化镍溶液，再经过活性碳吸附除去有机物；用纯净水稀释至溶液中镍含量为35g/l～50g/l，通液氨调节溶液PH至8～8.8，使镍离子形成镍氨络合离子；再将溶液加温至60℃～70℃，在溶液中按含镍重量的0.5％～0.6％加入添加剂PVP或柠檬酸钠，在搅拌并滴加为镍溶液的体积的1.3～1.5倍的草酸溶液，整个反应过程中始终控制PH值在8～8.8，滴加完后静置至上清液镍含量小于0.5g/l；将草酸镍悬浊液进行真空抽滤，用纯净水洗涤草酸镍至中性后，在100℃～110℃温度下8～10小时；把干燥好的草酸镍放进井式还原炉中，通氢气升温至350℃～400℃，还原25-35分钟后冷却至室温，气流破碎得到枝晶状的镍粉产品。
全文摘要
一种枝晶状镍粉的生产方法，涉及一种利用湿法冶金方法生产金属粉末的方法，特别是生产枝晶状镍粉的方法。其特征在于生产步骤包括含镍溶液萃取、制备镍氨络合溶液、草酸镍沉淀、过滤、洗涤、干燥、还原、破碎得到枝晶状镍粉产品，本发明的方法用硫酸镍溶液经过全萃取转为氯化镍或硝酸镍溶液，在此过程中同时对溶液进行深度净化，降低各种杂质离子的含量；然后在添加剂的作用下，严格控制各种工艺参数，用草酸溶液进行沉淀，形成枝晶状或结晶针状形貌的草酸镍沉淀，经真空过滤、洗涤、干燥后，在井式炉装置中用氢气和氮气的混和气体还原，制备出枝晶状镍粉。其生产原料来源广、工艺适应范围大，成本比电解法低。
文档编号C22B3/16GK1651584SQ20051000731
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月6日 优先权日2005年2月6日
发明者汪锦瑞, 陈自江, 米瑛, 范桂芳, 柳永乾 申请人:金川集团有限公司