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一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法.pdf

摘要
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CN201410179628.2

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2014.04.30

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CN103950996A

公開日:

2014.07.30

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IPC分類號: C01G53/00 主分類號: C01G53/00
申請人: 金川集團股份有限公司
發明人: 楊志強; 李保平; 邢曉鐘; 陳勝維; 任偉; 時金秋; 王永鑄; 譚衛民; 張國勇; 曹增成; 張兵
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410179628.2

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2015.10.07|||2014.10.29|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,主要包括以下步驟:a.氯化鎳溶液的制備:將紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳經工業級鹽酸溶解浸出;b.碳酸鎳的制備:將氯化鎳溶液加熱至80℃以上后緩慢加入碳酸鈉溶液并加勻速攪拌,將溶液反應2-3h后過濾,得到精制碳酸鎳產品;c.硝酸鎳的制備:將硝酸1:1稀釋后加入碳酸鎳,反應2h后進行精密過濾,將濾液升溫蒸發,將蒸發后的硝酸鎳溶液冷卻結晶,過濾,將得到的硝酸鎳結晶離心、干燥,即得硝酸鎳產品。

權利要求書

權利要求書
1.  一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,其特征在于,包括以下步驟:
.氯化鎳溶液的制備
將紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳經工業級鹽酸溶解浸出,控制鹽酸加入量使浸出后的溶液pH值為3.5-4.0,然后將浸出后的溶液經過壓濾得到氯化鎳浸出液,向浸出液中加入氯化鋇以去除硫酸根,再經過兩次過濾后送P507鎳皂萃取除雜,產出雜質含量低的氯化鎳溶液;
b.碳酸鎳的制備
以碳酸鈉溶液和步驟a制取的氯化鎳溶液為原料,氯化鎳溶液的濃度控制在鎳含量為40g/l~50g/l,碳酸鈉溶液的濃度控制在溶質含量為140g/l~150g/l;將氯化鎳溶液加熱至80℃以上后向其中緩慢加入碳酸鈉溶液并勻速攪拌,且反應過程中始終保持反應溫度在80℃以上,待反應溶液PH至8.0~8.5時停止加入碳酸鈉溶液,將溶液反應2-3h后過濾,將純凈水加熱至80℃以上后對濾餅進行洗滌,洗至洗液呈中性為止,得到精制碳酸鎳產品;
c.硝酸鎳的制備
以試劑級硝酸和步驟b制取的精制碳酸鎳為原料,將硝酸1:1稀釋后加入碳酸鎳,為使碳酸鎳完全反應,反應過程中要進行攪拌,攪拌轉速控制為200-300r/min,溫度控制在50-60℃之間,待溶液pH=3~3.5時停止加入碳酸鎳,反應2h后進行精密過濾,將濾液升溫蒸發,待硝酸鎳溶液比重至1.65-1.70時停止蒸發,將蒸發后的硝酸鎳溶液冷卻結晶,結晶溫度控制為25℃~30℃;結晶完全后,過濾,將得到的硝酸鎳結晶離心、干燥,即得硝酸鎳產品。

2.  根據權利要求1所述的一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,其特征在于,步驟a中,具體萃取過程為:將P507萃取劑與磺化煤油按1:3混合后,加入NaOH溶液進行皂化,向皂化后的有機中加入Ni離子濃度為80-100g/L的氯化鎳溶液制取鎳皂,鎳皂后的有機與除硫酸根后的氯化鎳萃前液混合,萃取后得到合格的氯化鎳溶液。

3.  根據權利要求1所述的一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,其特征在于,步驟c中,硝酸鎳溶液蒸發過程中要不停攪拌,轉速控制為100-200r/min,溫度大于130℃。

4.  根據權利要求1所述的一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,其特征在于,步驟c中,將過濾后的母液返回至硝酸鎳溶液中再進行蒸發結晶。

說明書

說明書一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法
技術領域
一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,涉及一種濕法冶金生產硝酸鎳的方法。
背景技術
在硝酸鎳產品生產中,一般是要先生產出硝酸鎳溶液,然后將硝酸鎳溶液蒸發、結晶,最后得到硝酸鎳產品。而生產硝酸鎳溶液的方法較多,可以通過硝酸溶解電解鎳的方法,也可以通過硝酸溶解碳酸鎳、氫氧化鎳的方法生產,各種生產方法的采用主要依據所用原料的物理和化學性質來決定。紅土鎳礦氨浸產出的氫氧化鎳原料因價格較傳統鎳礦產出的氫氧化鎳低,已逐步成為鎳鹽生產企業生產鎳鹽產品的主要原料。而從化學反應角度來看,雖然紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳和硝酸直接發生中和反應,可以產出硝酸鎳溶液,但以紅土鎳礦產出的氫氧化鎳其中鎳含量僅占40%-50%,鈷、鈣、鎂、錳含量共占10%-20%,導致硝酸溶解后生成的硝酸鎳溶液雜質含量高, P507萃取劑在硝酸介質下對雜質元素的萃取效果達不到產出生產合格硝酸鎳產品的萃取液。
發明內容     
本發明的目的在于針對現有技術存在的問題,提供一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,該方法步驟簡單且制得的硝酸鎳品質高。
為此,本發明采用如下技術方案:
一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,包括以下步驟:
.氯化鎳溶液的制備
將紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳經工業級鹽酸溶解浸出,控制鹽酸加入量使浸出后的溶液pH值為3.5-4.0,然后將浸出后的溶液經過壓濾得到氯化鎳浸出液,向浸出液中加入氯化鋇以去除硫酸根,再經過兩次過濾后送P507鎳皂萃取除雜,產出雜質含量低的氯化鎳溶液;
b.碳酸鎳的制備
以碳酸鈉溶液和步驟a制取的氯化鎳溶液為原料,氯化鎳溶液的濃度控制在鎳含量為40g/l~50g/l,碳酸鈉溶液的濃度控制在溶質含量為140g/l~150g/l;將氯化鎳溶液加熱至80℃以上后向其中緩慢加入碳酸鈉溶液并勻速攪拌,且反應過程中始終保持反應溫度在80℃以上,待反應溶液PH至8.0~8.5時停止加入碳酸鈉溶液,將溶液反應2-3h后過濾,將純凈水加熱至80℃以上后對濾餅進行洗滌,洗至洗液呈中性為止,得到精制碳酸鎳產品;
c.硝酸鎳的制備
以試劑級硝酸(68%左右)和步驟b制取的精制碳酸鎳為原料,將硝酸1:1稀釋后加入碳酸鎳,為使碳酸鎳完全反應,反應過程中要進行攪拌,攪拌轉速控制為200-300r/min,溫度控制在50-60℃之間,待溶液pH=3~3.5時停止加入碳酸鎳,反應2h后進行精密過濾,將濾液升溫蒸發,待硝酸鎳溶液比重至1.65-1.70時停止蒸發,將蒸發后的硝酸鎳溶液冷卻結晶,結晶溫度控制為25℃~30℃;結晶完全后,過濾,將得到的硝酸鎳結晶離心、干燥,即得硝酸鎳產品。
進一步地,步驟a中,具體萃取過程為:將P507萃取劑與磺化煤油按1:3混合后,加入質量濃度為30%的NaOH溶液進行皂化,由于采用皂化后鎳皂直接萃取會將大量的Na離子帶入溶液中,因此向皂化后的有機中加入Ni離子濃度為80-100g/L的氯化鎳溶液制取鎳皂,鎳皂后的有機與除硫酸根后的氯化鎳萃前液混合,經萃取箱7級逆流萃取后得到合格的氯化鎳溶液(其中Co、Cu、Fe、Zn、Pb、Mn含量均小于0.008g/L,Na、Ca、Mg含量均小于0.1g/L),萃取后的負載有機與5-5.5mol/L的鹽酸經萃取箱6級逆流再生后,將再生有機重新進行皂化使用。
進一步地,步驟c中,為提高生產效率,縮短蒸發時間,硝酸鎳溶液蒸發過程中要不停攪拌,轉速控制為100-200r/min,溫度大于130℃。
進一步地,步驟c中,將過濾后的母液返回至硝酸鎳溶液中再進行蒸發結晶。
步驟a中,由于P507萃取劑在氯化鎳溶液中萃取雜質對溶液的pH值具有一定選擇性,而且pH值在3.5-4.0之間萃取效果效果最佳,因此將浸出后的溶液pH值控制在3.5-4.0之間。另外,由于粗氫氧化鎳原料中雜質含量較高,且在氯化介質下P507萃取除雜具有很好的效果,因此選擇用鹽酸溶解粗氫氧化鎳后經P507萃取除雜。
步驟b中,為使形成的碳酸鎳顆粒均勻且松散,因此將氯化鎳溶液加熱至80℃以上后向其中緩慢加入碳酸鈉溶液并勻速攪拌,反應過程中始終保持反應溫度在80℃以上,由于反應過程中若加入過量碳酸鈉溶液會導致后序洗滌過程加長,因此待溶液pH至8.0~8.5時停止加入碳酸鈉溶液,以使氯化鎳溶液中的鎳離子完全沉淀為碳酸鎳,減少有價金屬鎳的流失;由于碳酸鈉中的鈉離子在反應過程中會夾帶至碳酸鎳中影響碳酸鎳品質,并且鈉離子不易洗滌,為使碳酸鎳中的鈉離子盡可能的洗滌干凈,因此將純凈水加熱至80℃以上后對濾餅進行洗滌,洗至洗液呈中性為止,固液比可控制為1:4,得到精制碳酸鎳產品。
步驟c中,由于硝酸溶解碳酸鎳時溶液pH大于3后溶解度就會變得很小,為減少后序過濾工序的強度,因此控制使溶液pH=3~3.5時停止加入碳酸鎳。
 本發明的反應原理在于:
1. 粗氫氧化鎳鹽酸溶解
Ni(OH)2+2HCl==NiCl2+2H2O
2.碳酸鎳的制備
NiCl2 + NaCO3 == NiCO3 ↓+NaCl2
3.硝酸鎳的制備
NiCO3 +HNO3→Ni(NO3)2 + CO2 ↑
本發明的有益效果在于:1.本發明工藝可以制得合格的硝酸鎳產品,若用硝酸直接中和氫氧化鎳,產出的硝酸鎳溶液雜質含量較高且目前沒有在硝酸介質下萃取除雜的萃取劑,若選用雜質含量低的氫氧化鎳,則原料來源比較困難,而本發明工藝原料來源上不受限制;2.本發明工藝前段是在氯化介質下完成,而用硝酸直接溶解氫氧化鎳系統從始至終都為硝酸介質,相對于氯化介質來說,硝酸介質下危險因素更多,且對設備的選擇性也較高。
附圖說明
    圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
下述實施例所用紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳的成分組成如表1所示。

實施例1
 一種以紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳為原料制備硝酸鎳的方法,包括以下步驟:
a.氯化鎳溶液的制備
將紅土鎳礦產出的粗氫氧化鎳經工業級鹽酸(質量濃度35%)溶解浸出,控制鹽酸加入量使浸出后的溶液pH值為3.5,然后將浸出后的溶液經過壓濾得到氯化鎳浸出液,向浸出液中加入氯化鋇以去除硫酸根,再經過兩次過濾后送P507鎳皂萃取除雜,產出雜質含量低的氯化鎳溶液;
具體萃取過程為:將P507萃取劑與磺化煤油按1:3混合后,加入質量濃度為30%的NaOH溶液進行皂化,向皂化后的有機中加入Ni離子濃度為90g/L的氯化鎳溶液制取鎳皂,鎳皂后的有機與除硫酸根后的氯化鎳萃前液混合,經萃取箱7級逆流萃取后得到合格的氯化鎳溶液(其中Co、Cu、Fe、Zn、Pb、Mn含量均小于0.008g/L,Na、Ca、Mg含量均小于0.1g/L),萃取后的負載有機與5.5mol/L的鹽酸經萃取箱6級逆流再生后重新進行皂化重復使用。
b.碳酸鎳的制備
以碳酸鈉溶液和步驟a制取的氯化鎳溶液為原料,氯化鎳溶液的濃度控制在鎳含量為40g/l,碳酸鈉溶液的濃度控制在溶質含量為145g/l;將氯化鎳溶液加熱至80-90℃后緩慢加入碳酸鈉溶液并勻速攪拌,且反應過程中始終保持反應溫度在80-90℃,待反應溶液pH至8.0時停止加入碳酸鈉溶液,將溶液反應2.5h后過濾,將純凈水加熱至80℃以上后對濾餅進行洗滌,洗至洗液呈中性為止,得到精制碳酸鎳產品;
c.硝酸鎳的制備
以試劑級硝酸(質量濃度68%)和步驟b制取的精制碳酸鎳為原料,將硝酸1:1稀釋后加入碳酸鎳,為使碳酸鎳完全反應,反應過程中要進行攪拌,攪拌轉速控制為200-300r/min,溫度控制在50-60℃之間,待溶液PH=3.0時停止加入碳酸鎳,反應2h后進行精密過濾,將濾液升溫蒸發,為提高生產效率,縮短蒸發時間,蒸發過程中要不停攪拌,轉速控制為100-200r/min,溫度在130-150℃,待硝酸鎳溶液比重至1.68時停止蒸發,將蒸發后的硝酸鎳溶液冷卻結晶,結晶溫度控制為25℃~30℃;結晶完全后,過濾,將得到的硝酸鎳結晶離心、干燥,即得硝酸鎳產品,過濾后的母液返回至硝酸鎳溶液中再進行蒸發結晶。
經檢測,所得硝酸鎳產品的純度為98.7%。
實施例2
實施例2步驟過程同實施例1,具體地:
步驟a與實施例1的不同之處在于,控制浸出后的溶液pH值為3.8;萃取過程中,向皂化后的有機中加入Ni離子濃度為80g/L的氯化鎳溶液制取鎳皂,鎳皂后的有機與除硫酸根后的氯化鎳萃前液混合進行萃取,萃取后的負載有機與5mol/L的鹽酸經萃取再生后重新進行皂化重復使用。
步驟b與實施例1的不同之處在于,原料氯化鎳溶液的濃度控制在鎳含量為45g/l,碳酸鈉溶液的濃度控制在溶質含量為150g/l;反應溶液PH至8.3時停止加入碳酸鈉溶液,將溶液反應2h后過濾;
步驟b與實施例1的不同之處在于,待溶液PH=3.2時停止加入碳酸鎳;待硝酸鎳溶液比重至1.65時停止蒸發。
經檢測,所得硝酸鎳產品的純度為98.4%。
實施例3
實施例3步驟過程同實施例1,具體地:
步驟a與實施例1的不同之處在于,控制浸出后的溶液pH值為4.0;萃取過程中,向皂化后的有機中加入Ni離子濃度為100g/L的氯化鎳溶液制取鎳皂,鎳皂后的有機與除硫酸根后的氯化鎳萃前液混合進行萃取,萃取后的負載有機與5.2mol/L的鹽酸經萃取再生后重新進行皂化重復使用。
步驟b與實施例1的不同之處在于,原料氯化鎳溶液的濃度控制在鎳含量為50g/l,碳酸鈉溶液的濃度控制在溶質含量為140g/l;待反應溶液pH至8.5時停止加入碳酸鈉溶液,將溶液反應3h后過濾;
步驟b與實施例1的不同之處在于,待溶液pH=3.5時停止加入碳酸鎳;待硝酸鎳溶液比重至1.70時停止蒸發。
經檢測,所得硝酸鎳產品的純度為98.2%。

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一種 紅土 礦產 氫氧化 原料 制備 硝酸 方法
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