專利名稱：一種α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)晶技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法。
背景技術(shù)：
硫酸鎳廣泛用于半導體、印制電路板(PCB)、電池、化學鍍、電鍍等行業(yè)，是電鍍鎳及合金、化學鍍鎳及合金和電池的主要鎳鹽，也是金屬鎳離子的主要來源，在鍍鎘、鍍鋅時也可以用作添加劑。無機工業(yè)中用作生產(chǎn)鎳催化劑及其他鎳鹽如氯化鎳、氧化鎳、碳酸鎳等。還用于制造鎳鎘電池、硬化油或者油漆的催化劑、還原染料的媒染劑、金屬著色劑等。
硫酸鎳有無水物、六水物和七水物三種。低于31.5℃的結(jié)晶物為七水物，高于31.5℃的結(jié)晶物為六水物。六水硫酸鎳有兩種晶型，α型為藍色四方晶系結(jié)晶，空間群為P41212，晶胞參數(shù)α＝0.6780(1)nm，c＝1.8285(2)nm。β型為綠色單斜結(jié)晶，晶型轉(zhuǎn)化點53.3℃，相對密度為2.07。
晶體粒徑、分布和晶型對六水硫酸鎳的品質(zhì)有著極為重要的影響，而晶體晶型、粒度、質(zhì)量和結(jié)晶過程單程收率很大程度上取決于所采用的結(jié)晶控制方法。合理控制晶體的生長以得到所需的晶體大小和晶型，不僅能夠提高純度和結(jié)晶過程單程收率，而且能使產(chǎn)品的分離、洗滌、包裝、運輸和貯藏得到不同程度的改善。
目前我國硫酸鎳生產(chǎn)通常采用濃縮結(jié)晶的方法，通過調(diào)節(jié)pH值和添加晶種的方法控制結(jié)晶過程，但是結(jié)晶過程中過飽和度仍然過大，且我國對硫酸鎳結(jié)晶過程變量控制相對粗放，導致產(chǎn)品晶型差，外觀呈粉末狀，無光澤，粒度小而且容易形成結(jié)塊；這一方面造成過濾困難，單程收率低，另一方面造成產(chǎn)品的純度和含量低，在國際市場上只能屬于二級產(chǎn)品，不能滿足客戶的不同要求。國外有文獻提到采用添加晶種或多次循環(huán)結(jié)晶的方法控制結(jié)晶過程，但得到的晶體平均粒徑在0.1mm左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，采用該方法能得到分布范圍較窄、粒度為1～1.5mm、晶型為四方體的α型六水合硫酸鎳晶體。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長方法，主要包括如下步驟(1)溶解根據(jù)無水硫酸鎳在水中的溶解度曲線，配制55℃時的硫酸鎳飽和溶液，將該溶液置于低溫恒溫槽中加熱至65±1℃，攪拌，完全溶解后保溫30-60分鐘；(2)冷卻結(jié)晶將上述溶液的攪拌速度控制在50-200轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)，在120～360分鐘內(nèi)使溫度由65±1℃緩慢降至31.5±0.1℃，當溫度降至48-55℃時加入晶種，晶種的加入量為原料量的0.02％～0.6％，粒徑為0.15-0.35mm；加入晶種后，保證晶體在溶液中處于半懸浮狀態(tài)，采用開始時緩慢降溫，待晶體生長至一定大小，適當加快降溫速度；(3)過濾干燥將上述晶漿進行離心分離，并將離心分離后得到的晶體在50-55℃的溫度范圍內(nèi)干燥3-4小時，即得到最終產(chǎn)品。
上述步驟(2)中的降溫過程分為兩個階段，第一階段從65±1℃到49-54±1℃，以一次函數(shù)T＝65-0.5t線性降溫，式中T為溫度，單位為℃，t為降溫時間，單位為分鐘，且0≤t≤32；第二階段從49-54±1℃到31.5±0.1℃，控制溶液以三次函數(shù)T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲線降溫，式中T為溫度，單位為℃；T0為加入晶種時的溫度，49≤T0≤54，單位為℃；t為降溫時間，單位為分鐘；tf為曲線降溫總時間，單位為分鐘，且0≤t≤tf。
為了促進溶解，上述步驟(1)中的攪拌速率優(yōu)選140-160轉(zhuǎn)/分鐘。
上述步驟(2)中的攪拌速率優(yōu)選80-120轉(zhuǎn)/分鐘。
上述步驟(2)中晶種的加入量為原料量的0.1-0.3％，粒徑為0.2-0.3mm。
上述步驟(2)，曲線降溫總時間tf為150-200分鐘。
本發(fā)明間歇結(jié)晶過程晶體生長方法，通過控制降溫速率和攪拌速率及添加一定量、一定粒度的晶種進行冷卻結(jié)晶，得到的α型六水合硫酸鎳晶體，其粒度大、分布均勻、表面平整有光澤，晶型好，不容易聚集或者結(jié)塊，具有很強的市場競爭力。


圖1是實施例2中硫酸鎳間歇結(jié)晶過程的降溫曲線。
具體實施例方式
以下的實施例，硫酸鎳溶液是根據(jù)無水硫酸鎳在水中的溶解度曲線，以55℃時的飽和狀態(tài)配制。
實施例1稱量100g工業(yè)級六水合硫酸鎳，加入71.6ml去離子水混合，使用低溫恒溫槽將該溶液溫度升至65℃，攪拌溶解，攪拌速率控制在150轉(zhuǎn)/分鐘，并且保溫30分鐘；待晶體完全溶解后，調(diào)整攪拌速率為100轉(zhuǎn)/分鐘，在30分鐘內(nèi)以一次函數(shù)T＝65-0.5t線性降溫至T0＝50℃后，加入0.5g粒徑為0.25mm的晶種，并以三次函數(shù)T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲線降溫進行冷卻結(jié)晶，待溫度降至31.5℃，將晶液進行離心分離，整個降溫過程為tf＝150分鐘；將得到的晶體在50℃干燥4小時，最終得到平均粒徑為1.0mm、藍色四方晶系結(jié)晶的α型六水合硫酸鎳晶體。
實施例2稱量88.8g工業(yè)級六水合硫酸鎳，加入63.5ml去離子水混合，使用低溫恒溫槽將溶液溫度升至65℃，攪拌溶解，攪拌速率控制在140轉(zhuǎn)/分鐘，并且保溫60分鐘；待晶體完全溶解后，調(diào)整攪拌速率度為80轉(zhuǎn)/分鐘，在20分鐘內(nèi)以一次函數(shù)T＝65-0.5t線性降溫至T0＝55℃后，加入0.3g粒徑為0.2mm的晶種，并以三次函數(shù)T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲線降溫進行冷卻結(jié)晶，待溫度降至32℃，將晶漿進行離心分離，整個降溫過程為tf＝180分鐘，降溫曲線如圖1所示；將得到的晶體在55℃干燥4小時，最終得到平均粒徑為1.3mm、藍色四方晶系結(jié)晶α型六水合硫酸鎳晶體。
實施例3稱量88.8g工業(yè)級六水合硫酸鎳，加入63.5ml去離子水混合，使用低溫恒溫槽將溶液溫度升至65℃，攪拌溶解，攪拌速率控制在160轉(zhuǎn)/分鐘，并且保溫60分鐘；待晶體完全溶解后，調(diào)整攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分鐘，在20分鐘內(nèi)以一次函數(shù)T＝65-0.5t線性降溫至T0＝55℃后，加入0.2g粒徑為0.3mm的晶種，并以三次函數(shù)T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲線降溫進行冷卻結(jié)晶，待溫度降至31.5℃，將晶漿進行離心分離，整個降溫過程為tf＝240分鐘；將得到的晶體在55℃干燥3小時，最終得到平均粒徑為1.5mm，藍色四方晶系結(jié)晶的α型六水合硫酸鎳晶體。
以上只是本發(fā)明型α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長方法幾個較佳實施例的具體說明，但上述實施例并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍而對本發(fā)明所述的方法進行改動或者適當變更與組合，均應包含在本發(fā)明的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長方法，包括如下步驟(1)溶解根據(jù)無水硫酸鎳在水中的溶解度曲線，配制55℃時的硫酸鎳飽和溶液，將該溶液置于低溫恒溫槽中加熱至65±1℃，攪拌，完全溶解后保溫30-60分鐘；(2)冷卻結(jié)晶將上述溶液的攪拌速度控制在50-200轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)，在120～360分鐘內(nèi)使溫度由65±1℃緩慢降至31.5±0.1℃，當溫度降至49-54℃時加入晶種，晶種的加入量為原料量的0.02％～0.6％，粒徑為0.15-0.35mm；加入晶種后，保證晶體在溶液中處于半懸浮狀態(tài)，采用開始時緩慢降溫，待晶體生長至一定大小，適當加快降溫速度；(3)過濾干燥將上述結(jié)晶液進行離心分離，并將離心分離后得到的晶體在50-55℃的溫度范圍內(nèi)干燥3-4小時，即得到最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，其特征在于所述步驟(2)中的降溫過程分為兩個階段，第一階段從65±1℃到49-54±1℃，以一次函數(shù)T＝65-0.5t線性降溫，式中T為溫度，單位為℃，t為降溫時間，單位為分鐘，且0≤t≤32；第二階段從49-54±1℃到31.5±0.1℃，控制溶液以三次函數(shù)T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲線降溫，式中T為溫度，單位為℃；T0為加入晶種時的溫度，49≤T0≤54，單位為℃；t為降溫時間，單位為分鐘；tf為曲線降溫總時間，單位為分鐘，且0≤t≤tf。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，其特征在于所述步驟(1)中的攪拌速率為140-160轉(zhuǎn)/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，其特征在于所述步驟(2)中的攪拌速率為80-120轉(zhuǎn)/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，其特征在于所述步驟(2)中晶種的加入量為原料量的0.1-0.3％，粒徑為0.2-0.3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，其特征在于所述步驟(2)中，曲線降溫總時間tf為150-200分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種α型六水合硫酸鎳間歇結(jié)晶過程晶體生長的方法，該方法是首先配制一定濃度的硫酸鎳溶液，升溫至一定溫度時攪拌完全溶解，然后通過控制降溫速率、攪拌速率及添加一定量、一定粒度的晶種進行冷卻結(jié)晶，最后將晶液進行離心分離，并將得到的晶體在一定溫度下干燥，得到最終產(chǎn)品。利用本控制方法得到的α型六水合硫酸鎳晶體，具有粒度大、分布均勻、晶型好等特點，具有很強的市場競爭力。
文檔編號C01G53/10GK101062793SQ20071002785
公開日2007年10月31日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者江燕斌, 楚玉寬, 鄭韌, 余軍文, 錢宇 申請人:廣東光華化學廠有限公司, 華南理工大學