本发明涉及镍粉制备技术领域，尤其涉及一种利用沉淀转化—控制分解法制备镍粉的方法。
背景技术：
目前，制备镍粉的方法主要有电解法：以氯化镍或硫酸镍作电解液，以电解镍为阳极，石墨或不锈钢作阴极，在一定条件下电解生成电解镍粉，所得镍粉由于含氧量较高，需要在500℃左右用氢气还原后才能使用，镍粉形貌为麦穗状，产品纯度高，但粒度比较大，费氏粒度在5-6μm，能耗大，成本相对较高，环境污染严重。
主要应用：电解镍粉有良好的导电性，粉末颜色黑灰色，主要用于粉末冶金，金刚石工具，非铁基合金，也可以做化学反应的加氢催化剂。
雾化法：雾化法是目前工业上生产金属及合金粉体普遍采用的方法之一，雾化镍粉是将金属镍熔融成液体，用高速气流使熔融态金属在雾化室内破碎雾化成微小液滴，最后迅速将液滴冷凝成固体粉末，得到雾化镍粉。其核心是控制气体对金属液流的作用，喷嘴设计是气体雾化的关键技术。该方法工艺简单、不污染环境、粉末纯度高、结晶性能好。但粉末的产率低(小于20％)、气体消耗量和耗能巨大，颗粒粒径较大，在10-20μm。
雾化镍粉是用纯镍为原料，采用雾化法制得的镍粉，浅灰色或深灰色不规则状粉末，主要用于特种焊条、表面喷涂、粉末冶金件。由于雾化镍粉松装密度大、形状呈球形或类球形等特点，主要用于高比重合金、金刚石钻具、表面喷涂中。
氧化合物还原法：以硫酸镍、氯化镍晶体为原料，通过沉淀的形成碳酸镍或氢氧化镍可分解的镍盐，在沉淀过程中，控制粒度、形貌、化学成分。然后焙烧炉中煅烧成氧化物，在还原炉中氢还原为镍粉。镍氧化合物氢还原法生产的镍粉程球形或类球形，生产工艺比较复杂，且产品的均一性较差，粒度较大，产品费氏粒度在2-4μm，产品利润低，而且在生产过程中，安全环保问题比较突出。应用于人造金刚石触媒、粉末冶金方面的应用。
羰基法：在分解器中，于573-673k下使ni(co)4分解，通过调节工艺参数，控制金属镍粉的形核、生长、团聚与烧结行为，制备镍粉。尽管镍粉的羰基法生产技术具有成本低，产品纯度高、形貌与粒度易于调节等优点，但羰基镍属剧毒物质，设备要求高、控制难度大，加之国外技术封锁，我国一直未能全面掌握，一直为inco等公司垄断，加拿大国际镍公司(inco)和俄罗斯北方镍公司(norisk)拥有镍的羰基法提取与加工技术，居于世界领先地位。该技术一直为加拿大inco公司垄断，国内也只是处于实验室研究阶段，一直没有实现真正的产业化。羰基镍粉外观呈灰黑色粉末，比表面积较大，有不同的微观形貌，如三维链状、树枝状、刺球状等结构。
液相还原法：在ni2+溶液中加入甲醛、醛糖、硼氢化钠、联氨等还原剂，在一定温度下反应一定时间便得到镍粉。与其他方法比较，该方法具有设备简单、可采用不同形式的原料，制得的粉末粒径小、粒度分布范围狭窄、化学均匀性好的优点，但其反应诱导期长，粉体颗粒易于团聚，生产成本较高。反应的关键是寻找一个合适的化学反应，选择相应的反应物料和有效地分散剂，以减少粉体颗粒间的团聚，控制粉体的成核和晶粒的生长速度同时添加合适的催化剂来增大化学反应速度。
现有技术的客观缺点：
羰基法生产镍粉技术一直为加拿大inco公司垄断，国内也只是处于实验室研究阶段，国内都是处于研发阶段或者只能有公斤级样品，无法形成规模化生产，国内吨级以上的用户主要还是依赖于进口产品。
电解法、雾化法制备的镍粉费氏粒度普遍在1.0μm以上，粒度较大，很难在催化剂领域及电池领域应用，存在工艺流程复杂、设备能耗高、环境污染严重、过程控制误差大等问题，且过程不易控制，导致粉末粒度及形貌不可控，致使产品性能的变化。
国内大多镍粉制备厂家采用的方法，废水处理后直接外排，且添加剂无法循环使用，导致生产成本过高，产品利润率低，市场竞争力较弱。生产过程繁复、过程控制能力弱、控制精度不高、质量管理意识薄弱，这些都导致国内产品在产品质量方面存在缺陷，迫使高端领域的应用多采用国外进口产品。
技术实现要素：
本发明提供了一种利用沉淀转化—控制分解法制备镍粉的方法，实过程粒度、形貌可控，制备粒度在0.05-1.5μm的超细镍粉可实现产业化，产品性能稳定，重现性好，且生产过程无毒、无污染，环境友好，产品性能优异满足高端领域的需求，可替代国外进口产品，打破国外技术垄断，弥补国内技术空白。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用沉淀转化—控制分解法制备镍粉的方法，包括以下步骤：
s1、向反应容器中加入一定的底液，底液量为反应容器体积的1/7—1/2，对底液进行升温到40—90℃，按照一定的比例配制分散剂的水溶液，分散剂与去离子水的质量比为1:50—1:10；
s2、按照一定比例将镍盐晶体溶于去离子水中，镍盐浓度为10—120g/l；
s3、按照一定比例配制沉淀剂，沉淀剂的浓度为50—300g/l的沉淀剂溶液；
s4、按照一定的比例配制络合剂，其加入与总溶液的质量比为1:130—1:80；
s5、当反应容器内底液的温度稳定在40—90℃时，同时向反应容器中注入镍盐溶液、络合剂、沉淀剂、分散剂的水溶液，控制ph值在6-10，可连续合成700小时以上，当反应浆料到达反应容器溢流口时，溢流出的浆料经过滤、洗涤、干燥后得到镍粉的前驱体；
s6、浆料经过滤滤下的母液及洗涤的洗水分别收集，母液中加入片碱调节ph值为11—14，并将其进行吹脱，挥发的络合剂利用草酸进行吸收，吸收络合剂的沉淀剂继续返回到合成工序作为沉淀剂使用，剩余的母液通过mvr处理，达到水的零排放与分散剂的循环利用，洗水用于底液的加入、沉淀剂的配制、络合剂的配制，最终实现水的循环利用，产出的镍粉前驱体在氮气保护下控制温度为390—900℃实施自还原，还原后的镍粉经过旋风分离进行分级处理，产出不同规格的镍粉。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的分散剂为聚乙二醇、油酸、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或几种。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的沉淀剂为草酸钠、草酸、草酸铵中的一种或几种。
作为本发明的一个优选的技术方案，所述的络合剂为氨水、柠檬酸、酒石酸、乙二胺四乙酸二钠中的一种或几种。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)制备出的镍粉在扫描电镜下观察是由50—100nm的小球由纤维串联而成，因此外加一定的力很容易实现破碎，如现有的机械磨、鄂破机、辊破机、旋流磨、气流破等破碎设备都能达到破碎的效果。
(2)镍粉前驱体在惰性气体保护下通过自身的分解实现自还原，无需通入还原气氛，大大降低了安全隐患，提高了生产的安全性。
(3)合成过程为连续式反应，提高了生产效率，避免了连续开釜、升温、校准流量等过程，实现了连续生产。
(4)工业废水的循环利用，无外排废水，实现了环境友好。
(5)通过全流程重点工序的核心控制，并利用分级设备进行产品分级，以根据不同领域的需要，产出不同规格、不同性能指标的产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是采用本发明方法制备的镍粉的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本实施例的所述一种利用沉淀转化—控制分解法制备镍粉的方法，包括以下步骤：
s1、向反应容器中加入一定的底液，底液量为反应容器体积的1/7—1/2，对底液进行升温到40—90℃，按照一定的比例配制分散剂的水溶液，分散剂与去离子水的质量比为1:50—1:10；
s2、按照一定比例将镍盐晶体溶于去离子水中，镍盐浓度为10—120g/l；
s3、按照一定比例配制沉淀剂，沉淀剂的浓度为50—300g/l的沉淀剂溶液；
s4、按照一定的比例配制络合剂，其加入与总溶液的质量比为1:130—1:80；
s5、当反应容器内底液的温度稳定在40—90℃时，同时向反应容器中注入镍盐溶液、络合剂、沉淀剂、分散剂的水溶液，控制ph值在6-10，可连续合成700小时以上，当反应浆料到达反应容器溢流口时，溢流出的浆料经过滤、洗涤、干燥后得到镍粉的前驱体；
s6、浆料经过滤滤下的母液及洗涤的洗水分别收集，母液中加入片碱调节ph值为11—14，并将其进行吹脱，挥发的络合剂利用草酸进行吸收，吸收络合剂的沉淀剂继续返回到合成工序作为沉淀剂使用，剩余的母液通过mvr处理，达到水的零排放与分散剂的循环利用，洗水用于底液的加入、沉淀剂的配制、络合剂的配制，最终实现水的循环利用，产出的镍粉前驱体在氮气保护下控制温度为390—900℃实施自还原，还原后的镍粉经过旋风分离进行分级处理，产出不同规格的镍粉。
实施例1
向反应容器内加入底液，底液量为反应容器体积的1/5，按照聚乙二醇与去离子水质量比为1:25称取分散剂溶于去离子水中，按照镍盐溶液中镍离子浓度为60g/l称取一定量的硫酸镍晶体溶于去离子水中，将沉淀剂草酸配制成130g/l的草酸溶液，将络合剂氨水配制成90g/l的溶液，当底液温度升到80℃时，利用蠕动泵将上述四种溶液同时泵入反应容器中，控制反应温度在80±1℃，ph值控制在8.0±0.05，反应溶液达到溢流口时，开启溢流口阀门，溢流出的浆料经旋流分离器分离，满足粒度要求的直接排出，不符合粒度要求的返回到反应器内继续反应，达到连续合成的目的。排出的浆料经母液分离、洗涤、燥后得到镍粉的前驱体。过滤产生的滤液加入片碱调节ph值到12，对滤液升温并用压缩空气吹脱，挥发的氨气利用草酸进行吸收，吸收氨的草酸经检测氨浓度后返回合成工序待用。洗涤废水单独收集用于沉淀剂、络合剂及分散剂的配制，返回合成工序待用。得到的镍粉前驱体在氮气保护实施自还原，控制温度在400℃，将得到的镍粉在机械磨的作用下破碎，再利用旋风分级设备进行分级处理，最终得到即为不同规格的镍粉。得到的镍粉是由一次颗粒为50—100nm的小球组成的枝状镍粉，激光粒度为1-4μm，费氏粒度为50—200nm。
实施例2
向反应容器内加入底液，底液量为反应容器的1/4，按照十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮与去离子水质量比为1:25称取分散剂溶于去离子水中，按照镍盐溶液中镍离子浓度为30g/l称取一定量的氯化镍晶体溶于去离子水中，将沉淀剂草酸钠配制成100g/l的草酸钠溶液，将络合剂氨水配制成90g/l的溶液，当底液温度升到80℃时，利用蠕动泵将上述四种溶液同时泵入反应容器中，控制反应温度在80±1℃，ph值控制在8.0±0.05，反应溶液达到溢流口时，开启溢流口阀门，溢流出的浆料经旋流分离器分离，满足粒度要求的直接排出，不符合粒度要求的返回到反应器内继续反应，达到连续合成的目的。排出的浆料经母液分离、洗涤、燥后得到镍粉的前驱体。母液分离产生的滤液加入片碱调节ph值到12，对滤液升温并用压缩空气吹脱，挥发的氨气利用草酸进行吸收，吸收氨的草酸经检测氨浓度后返回合成工序待用。洗涤废水单独收集用于沉淀剂、络合剂及分散剂的配制，返回合成工序待用。得到的镍粉前驱体在氮气保护实施自还原，控制温度在430℃，将得到的镍粉在旋流磨的作用下破碎，再利用旋风分级设备进行分级处理，最终得到2种不同规格的镍粉。得到的镍粉激光粒度分别为5.34μm及6.91μm，费氏粒度分别为420nm及730nm。
实施例3
向反应容器内加入底液，底液量为反应容器的1/3，按照分散剂为聚乙二醇与十六烷基三甲基氯化铵，其两者质量比为1:1，将两种分散剂的混合物按照与去离子水1:25称取并溶于去离子水中，按照镍盐溶液中镍离子浓度为80g/l称取一定量的氯化镍晶体溶于去离子水中，将沉淀剂草酸铵配制成150g/l的溶液，将络合剂乙二胺四乙酸二钠配制成20g/l的溶液，当底液温度升到80℃时，利用蠕动泵将上述四种溶液同时泵入反应容器中，控制反应温度在80±1℃，ph值控制在8.0±0.05，反应溶液达到溢流口时，开启溢流口阀门，溢流出的浆料经旋流分离器分离，满足粒度要求的直接排出，不符合粒度要求的返回到反应器内继续反应，达到连续合成的目的。排出的浆料经母液分离、洗涤、燥后得到镍粉的前驱体。母液分离产生的滤液加入片碱调节ph值到12，对滤液升温并用压缩空气吹脱，挥发的氨气利用草酸进行吸收，吸收氨的草酸经检测氨浓度后返回合成工序待用。洗涤废水单独收集用于沉淀剂、络合剂及分散剂的配制，返回合成工序待用。得到的镍粉前驱体在氮气保护实施自还原，控制温度在450℃，将还原后的镍粉在气流破碎设备的作用下破碎，再利用旋风分级设备进行分级处理，最终得到两种规格的镍粉。得到的镍粉是激光粒度分别为1.12μm及2.35μm，费氏粒度为60nm及100nm。
实施例4
向反应容器内加入底液，底液量为反应容器体积的1/5，按照聚乙烯吡咯烷酮与去离子水质量比为1:25称取分散剂溶于去离子水中，按照镍盐溶液中镍离子浓度为60g/l称取一定量的硫酸镍晶体溶于去离子水中，将沉淀剂草酸配制成130g/l的草酸溶液，将络合剂氨水配制成90g/l的溶液，当底液温度升到80℃时，利用蠕动泵将上述四种溶液同时泵入反应容器中，控制反应温度在80±1℃，ph值控制在8.0±0.05，反应溶液达到溢流口时，开启溢流口阀门，溢流出的浆料经旋流分离器分离，满足粒度要求的直接排出，不符合粒度要求的返回到反应器内继续反应，达到连续合成的目的。排出的浆料经母液分离、洗涤、燥后得到镍粉的前驱体。过滤产生的滤液加入片碱调节ph值到12，对滤液升温并用压缩空气吹脱，挥发的氨气利用草酸进行吸收，吸收氨的草酸经检测氨浓度后返回合成工序待用。洗涤废水单独收集用于沉淀剂、络合剂及分散剂的配制，返回合成工序待用。得到的镍粉前驱体在氮气保护实施自还原，控制温度在410℃，将得到的镍粉在机械磨的作用下破碎，再利用旋风分级设备进行分级处理，最终得到两种不同规格的镍粉。镍粉激光粒度分别为1.68μm、3.42μm，费氏粒度分别为100nm、200nm。
实施例5
向反应容器内加入底液，底液量为反应容器体积的1/6，按照十六烷基三甲基氯化铵与去离子水质量比为1:25称取分散剂溶于去离子水中，按照镍盐溶液中镍离子浓度为60g/l称取一定量的氯化镍晶体溶于去离子水中，将沉淀剂草酸钠配制成130g/l的草酸钠溶液，将络合剂柠檬酸配制成50g/l的溶液，当底液温度升到80℃时，利用蠕动泵将上述四种溶液同时泵入反应容器中，控制反应温度在80±1℃，ph值控制在8.0±0.05，反应溶液达到溢流口时，开启溢流口阀门，溢流出的浆料经旋流分离器分离，满足粒度要求的直接排出，不符合粒度要求的返回到反应器内继续反应，达到连续合成的目的。排出的浆料经母液分离、洗涤、燥后得到镍粉的前驱体。过滤产生的滤液加入片碱调节ph值到12，对滤液升温并用压缩空气吹脱，挥发的氨气利用草酸进行吸收，吸收氨的草酸经检测氨浓度后返回合成工序待用。洗涤废水单独收集用于沉淀剂、络合剂及分散剂的配制，返回合成工序待用。得到的镍粉前驱体在氮气保护实施自还原，控制温度在430℃，将还原后的镍粉在机械磨的作用下破碎，再利用旋风分级设备进行分级处理，最终得到两种不同规格的镍粉。镍粉激光粒度分别为0.67μm、1.42μm，费氏粒度分别为50nm、140nm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。