浅谈硫酸镍的制备工艺

　　摘要：硫酸镍广泛应用在电镀、电池、印染、医药等行业，硫酸镍的制备方法有化学法和电化学法，化学法工艺成熟，历史悠久。本文将对电解法制备硫酸镍工艺，工业硫酸镍除钴工艺，湿法制取硫酸镍工艺这三种常见的硫酸镍工艺展开论述。

　　硫酸镍在印染、医药、催化、电池等方面具有重要用途。硫酸镍的制备有多种方法，其中以含有硝酸和硫酸的混酸来氧化溶解金属镍是制备高级硫酸镍的主要方法川，该工艺设备生产能力较大，但设备复杂且腐蚀严重、原材料利用率低、有污染环境的氮氧化物气体放出、工作环境恶劣、工艺流程长。随着环保意识的提高。近年来人们陆续地研究了用电解的方法尤其是用交流电解的方法制备一些镍盐川。电解法制备硫酸镍工艺中，电流效率是制约设备能力和生产成本的主要因素。探讨各工艺因素对电流效率的影响，以筛选适宜的工艺参数，是电解法制备硫酸镍工艺研究的重要内容。本文从硫酸浓度、电解持续时间两个方面来探讨电解法制备硫酸镍过程中的电流效率变化规律。

　　电解法是一种无污染、金属镍利用率高、产品纯度高的硫酸镍生产工艺。生产1吨硫酸镍耗电800-1000kWh，与酸溶法相比，设备相应简化，减少了引人杂质的几率和数量，使产品纯度得到提高，所使用原料和数量也大幅减少，缩短了工艺流程，镍的利用率也从83%-90%提高到95%-98%，所以，对以电解镍为原料，产品纯度要求较高，及电力价格相对较低的地区，电解法工艺是一种效益较好的硫酸镍生产工艺。

　　在实际电解法生产硫酸镍的过程中，建议采用如下工艺参数进行控制：硫酸浓度：直流电2-3mol/L；交流电4-5mol/L；电流密度：3.0-10.:0 A/d；槽电压：4.0-10.0V；溶液温度：低于40℃；为保证电解液中硫酸浓度的稳定，电解过程中应不断向电解液中补加浓酸；电解持续时间视电解液总量，以使电液相对密度达到1.2-1.49/cm为宜，这样可以获得即能顺利过滤的较浓的硫酸镍溶液。

　　工业硫酸镍在新能源和表面处理行业应用广泛，尤其随着表面处理行业的发展,硫酸镍逐渐应用到机械制造、电子工业、航空航天、装饰材料等领域，对其质量要求也越来越高。目前一些化学工厂生产的硫酸镍产品中含有少量钴，达不到精密表面处理行业的要求；另外按目前市场价格,金属钴是金属镍的四倍多，所以从工业硫酸镍中回收钴十分必要。传统的除钴方法是用NaClO等强氧化剂直接在硫酸镍溶液中将Co2+氧化沉淀分离。这样系统中会引入Na+等杂质，且Na+很难分离,最终影响硫酸镍产品主含量。经过实践证明，采用黑镍除钴效果不错，除钴率达98.45%。

　　硫酸镍与强碱NaOH反应生成Ni(OH)2，然后在浓碱条件下被氯气氧化生成黑镍NiO(OH)，由于φ0(Ni3+/Ni2+)>

　　φ0(Co3+/Co2+)，NiO(OH)可以将溶液中Co2+氧化生成Co2O3沉淀析出，经过滤除去。主要反应如下：

　　硫酸镍溶液：Ni2+浓度为125.93g/L， Co2+浓度为1.77g/L；NaOH为分析纯；氯气由实验室用分析纯试剂制取。

　　取1200mL硫酸镍溶液(30g/L)置于5L电加热反应釜中，在70℃缓慢加入1400mLNaOH溶液(60g/L),然后通入氯气，即可得黑镍沉淀，过滤后充分洗涤烘干备用，经分析黑镍含量为18.88%。

　　取一定量的硫酸镍溶液，加入黑镍适量，控制一定工艺条件进行反应，然后过滤，并分析滤液中残留的Co2+浓度。

　　pH值对除钴率的影响最大，因为NiO(OH)在酸性较强的溶液中有极强的氧化性，能与H2O发生氧化还原反应，使NiO(OH)造成损失，参与除钴的黑镍量减少，影响除钴率；但当pH值大于6.7时硫酸镍又易水解，故在实验中应严格控制pH值。

　　除钴反应是固液两相反应，关键在于固液接触面要大，增加黑镍与Co2+的接触机会才能促进反应，本实验主要采用加大用量系数和延长反应时间两种方式。但当用量系数超过2.0和反应时间超过2h后除钴率无明显升高，若再增大两因素必将使黑镍消耗和能耗增加，操作成本提高。

　　提高反应温度能提高反应速度，缩短反应时间，但当温度超过80℃后，硫酸镍大量水解，生成Ni(OH)2胶体，影响除钴并且造成固液分离困难，故反应温度以80℃为宜。

　　用黑镍法除钴具有消耗辅料少、黑镍易制备、操作简单、除钴率高等优点，尤其系统中不引进杂质，实践证明，黑镍法除钴工艺是可行的。子键结合，氨基还会与纤维中少量的醛基在高温下形成一定的共价键结合，接枝链中的少量羧基也可以通过Al3+与纤维形成更紧密的配位结合，接枝物长链分子可同时贯穿若干个纤维、细小纤维和填料颗粒，物理缠结和吸附能够起到某种补强作用。

　　湿法制取硫酸镍生产工艺研究是针对西部某些地区铜镍矿选矿尾砂的回收利用而进行的。在常温常压下，用稀硫酸直接浸出低品位镍矿，经净化除杂后制得结晶硫酸镍产品。工艺设计简单(图2)，镍的浸出率为65%，总回收率为55%，产品主要指标可达国家标准要求。

　　该工艺投人生产后发现，生产效率不高，尤其是净化除杂工序，难于生产操作。产品的生产成本较高，个别指标还不能达到国标GB6392―86要求。

　　选矿尾砂系多金属矿砂，浸出液化学成分复杂，杂质铁含量甚高。预处理的目的就是通过化学分离沉淀法除去浸出液中的部分杂质铁，为净化工序创造条件。然而预处理是在常温条件下进行，又难于实现搅拌，因而氧化水解除铁的效率很低。

　　蒸发的目的是浓缩浸出液，以加快净化工序氧化还原反应的速度。但是，中试及生产表明：工艺所采用蒸发器的效率较低，蒸发量仅1.0m3/d(以8h计)，远不能满足生产需要，同时还影响产品质量。

　　取消原生产工艺中的预处理、蒸发工序，增加二次浸出工序，即以浸出液再浸尾矿砂。这样，可提高浸出液的浓度，达到与蒸发浓缩工序相同的目的。

　　改进后的新工艺，先氧化水解分离锰，并过滤除去锰(MnO2)。其次是氧化水解法分离铁，硫化法分离铜。

　　对沉镍所形成的氢氧化镍，新工艺采用去离子水洗涤，并采用简易的袋式过滤代替原工艺中的板框压滤机过滤，因为这样更有利于洗涤，除去碱金属采用改进后的新工艺生产表明：镍的浸出率与原工艺相同，总回收率为60%，高于原工艺(55%)，但生产过程顺利畅通，产品质量提高。同时生产成本降低，生产效率提高，生产过程易于控制。

　　[1]天津化工研究院等编.无机盐工业手册(第二版).下册.北京:化学工业出版社，1996.153.

　　[2]大连理工大学无机化学教研室.无机化学(2)[M].北京:高等教育出版社,1986.280.

　　作者简介：赵惠玲（1978-），女，化工工程师，现从事化工、冶金试验研究和工程化研究工作。必须保留