賴增敏

摘要：硫酸鎳是一種非常重要的鎳鹽系列的化合物，硫酸鎳結(jié)晶在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多的問(wèn)題，從而可能會(huì)使得硫酸鎳的結(jié)晶率比較低，這不利于經(jīng)濟(jì)效益的提升。本文主要介紹了硫酸鎳結(jié)晶的通用制備方法，晶體成核和它的生長(zhǎng)機(jī)理、分析了影響硫酸鎳結(jié)晶的因素以及提出了如何優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的工藝條件，提高硫酸鎳的結(jié)晶率，提高經(jīng)濟(jì)效益。另外，本文在探討影響硫酸鎳結(jié)晶的因素時(shí)，著重論述了某鎳鹽生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)車間在實(shí)際生產(chǎn)硫酸鎳結(jié)晶的過(guò)程中所存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：硫酸鎳結(jié)晶;工藝條件;結(jié)晶率;影響因素

引言

我國(guó)的電鍍行業(yè)每年都會(huì)排放出大量的含鎳的廢水，這是一種重金屬?gòu)U水。含鎳電鍍廢水的排放，不僅會(huì)造成資源的大量浪費(fèi)，違背科學(xué)發(fā)展觀的理念，還對(duì)會(huì)周圍的環(huán)境造成污染和破壞，不利于資源的可持續(xù)性發(fā)展和環(huán)境的保護(hù)。因此對(duì)含鎳電鍍廢水進(jìn)行硫酸鎳結(jié)晶顯得尤為重要，這會(huì)使得這些電鍍行業(yè)的重金屬?gòu)U水得到有效的處理和合理地利用，既節(jié)約了資源和資金，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，又有利于環(huán)境的保護(hù)。但是，目前我國(guó)的硫酸鎳結(jié)晶工藝發(fā)展得并不成熟，仍然處于摸索的階段，還存在著各種各樣的問(wèn)題。因此本文主要研究了硫酸鎳結(jié)晶的重要制備工藝，介紹了晶體成核和它的生長(zhǎng)機(jī)理。另外，通過(guò)一個(gè)例子分析了目前硫酸鎳結(jié)晶工藝中存在的問(wèn)題，提出了影響硫酸鎳結(jié)晶的影響因素，并提出了優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的方法，使得結(jié)晶的過(guò)程更清潔、更方便、成本更低。

本文選取的例子是某鎳鹽生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)車間，此車間有十臺(tái)套機(jī)械攪拌的利用冷汗結(jié)晶方式的循環(huán)冷卻降溫夾套式的結(jié)晶槽。該生產(chǎn)車間每天結(jié)晶15槽，每釜的產(chǎn)量為3.33噸/釜，但是目前硫酸鎳結(jié)晶的產(chǎn)量只有2.625噸/釜，可以看出它的結(jié)晶率很低，因此分析影響硫酸鎳結(jié)晶的因素，可以提高實(shí)際生產(chǎn)的結(jié)晶率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.硫酸鎳結(jié)晶的制備方法

硫酸鎳結(jié)晶的制備通常分為含鎳的金屬?gòu)U水的沉淀、鎳泥泥漿的酸浸、對(duì)硫酸鎳粗液的純化除雜以及最后的結(jié)晶等。根據(jù)不同的工藝要求，結(jié)晶工藝也是有所差別的，現(xiàn)在介紹的只是通用的硫酸鎳結(jié)晶的制備方法。其中，含鎳的金屬?gòu)U水的沉淀指的是在含鎳的金屬?gòu)U水中投入適量的濃度為20%的NaOH溶液作為沉淀劑，使得含鎳的金屬?gòu)U水變?yōu)殒嚹嗄酀{;鎳泥泥漿的酸浸指的是在鎳泥泥漿中緩慢加入濃硫酸溶液，并不斷的攪拌，從而使得有一定的固液比，得到硫酸鎳粗液;對(duì)硫酸鎳粗液的純化除雜指的是對(duì)前邊得到的硫酸鎳粗液經(jīng)過(guò)去除溶液含有的還原性雜質(zhì)，從而得到硫酸鎳純?nèi)芤?最后的結(jié)晶就是指通過(guò)嚴(yán)格的硫酸鎳結(jié)晶工序，得到符合電鍍行業(yè)硫酸鎳指標(biāo)的高純度的硫酸鎳晶體。

2.晶體成核和它的生長(zhǎng)機(jī)理

在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，大多數(shù)的化學(xué)產(chǎn)品都是通過(guò)結(jié)晶的形式獲得的，對(duì)于硫酸鎳的提取也是如此。從含鎳的金屬?gòu)U水中結(jié)晶出晶型一致的硫酸鎳是獲得精致硫酸鎳的重要一步。晶體的形成必須經(jīng)過(guò)晶核的形成以及晶核的成長(zhǎng)這兩個(gè)過(guò)程。晶體成核是指在過(guò)飽和溶液中形成的微小的顆粒。晶體成核的方式有兩種，分別是晶體的初級(jí)成核和晶體的二次成核。晶體的生長(zhǎng)指的是晶核在過(guò)飽和溶液中長(zhǎng)大的現(xiàn)象，既過(guò)飽和溶液中的溶液本體向晶核的表面上沾附，從而使晶核得到生長(zhǎng)。硫酸鎳的晶核形成和硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)都會(huì)決定著硫酸鎳晶體產(chǎn)品的最終的粒度分布，而且很多因素影響著晶體的生長(zhǎng)。

3.影響硫酸鎳結(jié)晶的因素

3.1蒸發(fā)液的PH值

由實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程可以知道，硫酸鎳的晶體顆粒的大小與蒸發(fā)液的PH值的高低有著直接的關(guān)系。如果蒸發(fā)液的PH值過(guò)高，會(huì)不利用晶體的生長(zhǎng)。同樣，如果蒸發(fā)液的PH值過(guò)低，也會(huì)不利用硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)，會(huì)使得硫酸鎳溶液中的固液不易分離，從而導(dǎo)致硫酸鎳晶體的顆粒不均勻。

3.2硫酸鎳溶液的飽和度

硫酸鎳溶液的飽和度是影響硫酸鎳結(jié)晶的重要因素，只有硫酸鎳溶液是過(guò)飽和了，才有可能產(chǎn)生硫酸鈉晶體，可以說(shuō)硫酸鎳溶液的過(guò)飽和度是硫酸鎳晶體產(chǎn)生的必要條件。如果硫酸鎳溶液的飽和度太低，則對(duì)不利用晶體的成核，不利于晶體的生長(zhǎng)。

3.3晶體生長(zhǎng)的溫度控制

在硫酸鎳結(jié)晶的過(guò)程中，溫度控制顯得格外重要。根據(jù)常識(shí)，金屬的結(jié)晶過(guò)程是一個(gè)散熱的過(guò)程，只有把握好結(jié)晶生長(zhǎng)的溫度和返溫點(diǎn)，才能控制好晶核的形態(tài)和晶體的生長(zhǎng)。硫酸鎳結(jié)晶過(guò)程中，溫度的控制很關(guān)鍵，既不能過(guò)低也不能過(guò)高，必須保證適當(dāng)?shù)臏囟?。結(jié)晶溫度過(guò)高和過(guò)低都會(huì)抑制硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)。

3.4攪拌作用

本文選擇的生產(chǎn)實(shí)例，其攪拌設(shè)備為框式和螺旋推進(jìn)式攪拌，這種攪拌方式比較適合硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)，它不僅不會(huì)破壞硫酸鎳晶體的形態(tài)，而且還能夠使溶質(zhì)有效的碰撞，這都有利于硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)。

3.5晶種的影響

合理控制好晶核的數(shù)量，能夠得到形態(tài)均勻的硫酸鎳晶體，而且還會(huì)有利于硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)。晶核的數(shù)量過(guò)多或過(guò)少都不利于硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)。

3.6溶液中雜質(zhì)的影響

溶液的雜質(zhì)多，特別是溶液的Na和Co的含量高時(shí)，會(huì)抑制硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)。純凈的溶液，雜質(zhì)少，干擾晶體生長(zhǎng)的因素比較少，那么硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)就會(huì)相對(duì)而言快一些。

4.優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的生產(chǎn)工藝

對(duì)于前邊討論的某鎳鹽生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)車間在實(shí)際生產(chǎn)硫酸鎳結(jié)晶的過(guò)程中所存在的問(wèn)題，得到了影響硫酸鎳結(jié)晶的因素，下邊討論怎樣優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的生產(chǎn)工藝。對(duì)于蒸發(fā)液的PH值對(duì)硫酸鎳晶體生長(zhǎng)的影響，一般需要調(diào)整蒸發(fā)液的PH值為3.5到3.6之間，此區(qū)間的PH值能夠有效控制硫酸鎳晶體的晶型，有利于硫酸鎳晶體的生長(zhǎng);對(duì)于硫酸鎳溶液的飽和度的影響，通常使實(shí)際的蒸發(fā)料液的濃度達(dá)到300g/l，這能獲得充足的硫酸鎳晶體，滿足生產(chǎn)的需要;對(duì)于硫酸鎳結(jié)晶過(guò)程中溫度控制的影響，一般控制現(xiàn)場(chǎng)的溫度為48～50℃，這是由實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出的晶體的最佳生長(zhǎng)溫度;對(duì)于攪拌作用對(duì)硫酸鎳結(jié)晶的影響，要選擇合適的攪拌速度，使得晶體生長(zhǎng)的前期，加完晶種后以及晶粒出現(xiàn)后的攪拌速度有所區(qū)別，找到最合適的攪拌速度，從而使得硫酸鎳晶體能夠有效生長(zhǎng);對(duì)于晶種對(duì)硫酸鎳結(jié)晶的影響，則要控制好晶核的數(shù)量，從而獲得更多的硫酸鎳晶體;對(duì)于溶液中雜質(zhì)對(duì)硫酸鎳結(jié)晶的影響，要控制好液體中溶液的原料的成分，使得新液和母液的比例配比合理，從而減少雜質(zhì)對(duì)硫酸鎳結(jié)晶的影響，有利于硫酸鎳晶體的形成。通過(guò)優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的工藝流程，可以獲得更多的硫酸鎳晶體，從而可以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的例子可以知道，影響硫酸鎳結(jié)晶的因素有蒸發(fā)液的PH值、溶液的過(guò)飽和度、硫酸鎳結(jié)晶過(guò)程的溫度控制、晶種的影響、攪拌作用和溶液中雜質(zhì)的影響等。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，要掌握好硫酸鎳結(jié)晶的制備工藝，熟悉晶體成核和晶體生長(zhǎng)的機(jī)理，要不斷總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，要不斷優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的工藝流程，不斷減少影響硫酸鎳結(jié)晶的因素的影響，從而提高硫酸鎳晶體的生長(zhǎng)速度，獲得大而且均勻的晶體，從而獲得更多的滿足工藝要求的硫酸鎳晶體，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。本文只是提出了優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的生產(chǎn)工藝的部分建議，對(duì)于優(yōu)化硫酸鎳結(jié)晶的工藝的探索不會(huì)停止，只要提高硫酸鎳晶體的產(chǎn)量和質(zhì)量，才能獲得更大的經(jīng)濟(jì)收益。

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