论文部分内容阅读
摘 要：近年来，伴随着我国社会经济的高速发展，含镍废料越来越多，造成资源严重浪费。金属镍是重要的战略资源之一，被广泛应用在化工、石油以及机械中。对于金属镍的制取工艺及其方法，世界各国均提出了自己的制取工艺方法。我国从含镍废料中回收镍资源，这种举措无论是从经济角度来看，还是从环境角度上讲，都具有重要意义。本文首先阐述金属镍的物理以及化学性质，随后探讨高纯镍化合物的制取工艺。
关键词：高纯镍化合物 工艺方法 条件 研究
我国是资源大国，同时资源浪费现象也较为严重。金属镍作为重要的战略资源之一，在各个行业中具有重要的应用价值。尤其是近年来，伴随着电镀以及精密合金等行业技术的发展，对金属镍的纯度质量提出了更高的要求。我国在国外高纯镍化合物制取的工艺基础之上提出了一种新的制取方法。尤其我国含镍废料较多，从中制取不仅有利于保护环境，而且还节约资源，对我国来说具有重要的实际意义。
一、金属镍的物理性质及其化学性质
镍是元素周期表中第四周期第Ⅶ族的元素，其原子序数为28，原子量为58.6934，具有一定的磁性，属于过渡元素。金属镍是一种银白色的金属物质，有着较好的延展性，并且随着金属纯度越高，其机械强度逐渐增大，呈现正比，其具体的物理性质如下表1所示：
镍的化学性质接近于贵金属，金属镍不溶于水，与盐酸能发生反应，盐酸能够缓慢溶解镍。金属镍能够抵抗所有的有机化合物，其重要盐类为氯化镍（NiCL2·6H2O）和硫酸镍（NiSO4·6H2O）。纯镍具有银白色的光泽，与水蒸气在空气中发生作用时，镍的外表上能够形成一层NiO的薄膜，能够阻止进一步的氧化。在500℃的温度以下镍对于氯气没有明显的作用，对于碱溶液以及盐水等有着较好的耐腐蚀性。最后，镍是人体中所必须的微量元素，值得注意的是过多的镍对机体造成严重影响，损伤多器官，甚至致癌。
二、高纯镍化合物制取的工艺方法研究
长期以来，我国对于金属镍的制取大多采用的是传统工艺，传统制取工艺不仅造成二次污染，同时hia影响镍的纯度，最终降低了回收率，据相关数据显示，传统工艺镍的回收率为90%，远远没有达到提取目的。
本次研究所采取的金属镍为某有色金属冶炼厂的含镍肥料，经过水洗除去游离酸后，镍溶液经过分析，其主要的化学成分如表表2所示：
将含镍的废硫酸盐作为原料，经过水洗、溶解以及沉镍等多工序，进而提取高纯镍化合物，其详细的制取工艺流程图如下图1所示：
如上图1所示，将废弃的金属镍原料放入到离心机中，然后适量加入一定量的水对其进行清洗，将表明的硫酸除去。随后将金属镍废料放入道溶解槽中，再次加入适量水对其进行浸泡，在浸泡的过程中进行搅拌，将酸性控制到1.56-2.3之间，其反应时间为100分钟，然后对其进行过滤，取出滤渣对其进行分析，确保镍的纯度，对于剩下的滤渣丢弃。最后进行净化处理。对于净化处理的镍废料分为以下几种情形：
1）回收铬、铝：采用15%的碳酸钙对其进行中和调节，将酸性值控制在5.2左右，温度设定在85摄氏度，浸泡时间为1小时，然后对其进行过滤以及洗涤，集中滤渣进行回收处理，进而提取铬化合物。2）回收铁、钴：将洗涤之后的溶液中加入适量的H2O2，对酸性值进行调节，同样加入15%的碳酸钙，搅拌30分钟后，对其进行加热直至85摄氏度，随后进行过滤，最终收回金属钴。3）回收锌、铜：将上述过滤后的清液中加入12%的Na2S溶液，对其进行中和，连续搅拌30分钟，然后进行洗涤，洗涤后的溶液进行过滤，从废渣中回收锌以及铜，对于没有过滤少量的金属可直接排放。4）回收锰：采用10%的H2SO4进行中和调节，将上述滤液的酸性值控制在4.5左右，加入一定的固体量，加热到80摄氏度，对其进行保温搅拌，连续搅拌一小时，最终生成氧化锰。最后经过过滤得到硫酸镍的溶液。通过上述操作方式，所得到硫酸镍溶液成分如下表3所示：
制取各种镍化合物的方法：1）氧化亚镍（NiO）：通过经离子交换水洗涤之后的碳酸镍在煅烧之后的炉中煅烧，在650-750摄氏度的高温下进行分解，经过球磨以及过筛即可得到氧化亚镍（NiO）。2）醋酸镍（Ni（Ac）24·4H2O）：将碳酸镍放到70%的醋酸中，对其进行搅拌，将酸性值调整到3，然后浓缩、冷却以及离心进行分离，最终得到醋酸镍（Ni（Ac）24·4H2O），若需要较小颗粒，则可以加入一定的非离子表面活性剂。3）硫酸镍（NiSO4·6H2O）：将沉淀后的碳酸镍加入60%的H2SO3中搅拌，将酸性值控制在3左右，反应时间为两小时，在高温下进行加热，然后冷却最终得到硫酸镍（NiSO4·6H2O）。
三、结束语
综上所述，通过此种方法制取的高纯镍化合物的浓度较高，与传统的制取工艺相比，具有镍回收率较高，达到95%以上；不仅节约了资源，而且还保护了环境，具有重要的实践意义。总之，通过本工艺的提取，其经济效益明显得到提高。
参考文献
[1]刘学雷.从含镍废渣中回收制备高纯镍化合物的研究[J].安徽化工，2001，27（2）：40-42.
[2]饶明军.红土镍矿制取镍铁合金原料的新工艺及机理研究[D].中南大学，2010.
[3]周立红，冯红丽.P204萃取锰影响因素试验研究[J].铝镁通讯.2006（1）：27-28.
关键词：高纯镍化合物 工艺方法 条件 研究
我国是资源大国，同时资源浪费现象也较为严重。金属镍作为重要的战略资源之一，在各个行业中具有重要的应用价值。尤其是近年来，伴随着电镀以及精密合金等行业技术的发展，对金属镍的纯度质量提出了更高的要求。我国在国外高纯镍化合物制取的工艺基础之上提出了一种新的制取方法。尤其我国含镍废料较多，从中制取不仅有利于保护环境，而且还节约资源，对我国来说具有重要的实际意义。
一、金属镍的物理性质及其化学性质
镍是元素周期表中第四周期第Ⅶ族的元素，其原子序数为28，原子量为58.6934，具有一定的磁性，属于过渡元素。金属镍是一种银白色的金属物质，有着较好的延展性，并且随着金属纯度越高，其机械强度逐渐增大，呈现正比，其具体的物理性质如下表1所示：
镍的化学性质接近于贵金属，金属镍不溶于水，与盐酸能发生反应，盐酸能够缓慢溶解镍。金属镍能够抵抗所有的有机化合物，其重要盐类为氯化镍（NiCL2·6H2O）和硫酸镍（NiSO4·6H2O）。纯镍具有银白色的光泽，与水蒸气在空气中发生作用时，镍的外表上能够形成一层NiO的薄膜，能够阻止进一步的氧化。在500℃的温度以下镍对于氯气没有明显的作用，对于碱溶液以及盐水等有着较好的耐腐蚀性。最后，镍是人体中所必须的微量元素，值得注意的是过多的镍对机体造成严重影响，损伤多器官，甚至致癌。
二、高纯镍化合物制取的工艺方法研究
长期以来，我国对于金属镍的制取大多采用的是传统工艺，传统制取工艺不仅造成二次污染，同时hia影响镍的纯度，最终降低了回收率，据相关数据显示，传统工艺镍的回收率为90%，远远没有达到提取目的。
本次研究所采取的金属镍为某有色金属冶炼厂的含镍肥料，经过水洗除去游离酸后，镍溶液经过分析，其主要的化学成分如表表2所示：
将含镍的废硫酸盐作为原料，经过水洗、溶解以及沉镍等多工序，进而提取高纯镍化合物，其详细的制取工艺流程图如下图1所示：
如上图1所示，将废弃的金属镍原料放入到离心机中，然后适量加入一定量的水对其进行清洗，将表明的硫酸除去。随后将金属镍废料放入道溶解槽中，再次加入适量水对其进行浸泡，在浸泡的过程中进行搅拌，将酸性控制到1.56-2.3之间，其反应时间为100分钟，然后对其进行过滤，取出滤渣对其进行分析，确保镍的纯度，对于剩下的滤渣丢弃。最后进行净化处理。对于净化处理的镍废料分为以下几种情形：
1）回收铬、铝：采用15%的碳酸钙对其进行中和调节，将酸性值控制在5.2左右，温度设定在85摄氏度，浸泡时间为1小时，然后对其进行过滤以及洗涤，集中滤渣进行回收处理，进而提取铬化合物。2）回收铁、钴：将洗涤之后的溶液中加入适量的H2O2，对酸性值进行调节，同样加入15%的碳酸钙，搅拌30分钟后，对其进行加热直至85摄氏度，随后进行过滤，最终收回金属钴。3）回收锌、铜：将上述过滤后的清液中加入12%的Na2S溶液，对其进行中和，连续搅拌30分钟，然后进行洗涤，洗涤后的溶液进行过滤，从废渣中回收锌以及铜，对于没有过滤少量的金属可直接排放。4）回收锰：采用10%的H2SO4进行中和调节，将上述滤液的酸性值控制在4.5左右，加入一定的固体量，加热到80摄氏度，对其进行保温搅拌，连续搅拌一小时，最终生成氧化锰。最后经过过滤得到硫酸镍的溶液。通过上述操作方式，所得到硫酸镍溶液成分如下表3所示：
制取各种镍化合物的方法：1）氧化亚镍（NiO）：通过经离子交换水洗涤之后的碳酸镍在煅烧之后的炉中煅烧，在650-750摄氏度的高温下进行分解，经过球磨以及过筛即可得到氧化亚镍（NiO）。2）醋酸镍（Ni（Ac）24·4H2O）：将碳酸镍放到70%的醋酸中，对其进行搅拌，将酸性值调整到3，然后浓缩、冷却以及离心进行分离，最终得到醋酸镍（Ni（Ac）24·4H2O），若需要较小颗粒，则可以加入一定的非离子表面活性剂。3）硫酸镍（NiSO4·6H2O）：将沉淀后的碳酸镍加入60%的H2SO3中搅拌，将酸性值控制在3左右，反应时间为两小时，在高温下进行加热，然后冷却最终得到硫酸镍（NiSO4·6H2O）。
三、结束语
综上所述，通过此种方法制取的高纯镍化合物的浓度较高，与传统的制取工艺相比，具有镍回收率较高，达到95%以上；不仅节约了资源，而且还保护了环境，具有重要的实践意义。总之，通过本工艺的提取，其经济效益明显得到提高。
参考文献
[1]刘学雷.从含镍废渣中回收制备高纯镍化合物的研究[J].安徽化工，2001，27（2）：40-42.
[2]饶明军.红土镍矿制取镍铁合金原料的新工艺及机理研究[D].中南大学，2010.
[3]周立红，冯红丽.P204萃取锰影响因素试验研究[J].铝镁通讯.2006（1）：27-28.