高純堿式碳酸鎳的生產及其綜述

畢北鴻 葉為輝

(江西核工業興中新材料有限公司，江西 南昌 330013)

0 引言

作為工業中使用較為常見的化學物質，高純堿式碳酸鎳被廣泛應用到各個領域，如鎳鹽的生產，催化劑、電鍍、顏料生產等。因此，對高純堿式碳酸鎳的生產進行研究，能為生產出更加優質的高純堿式碳酸鎳奠定良好基礎。因而需要采用合理的生產方式，生產出質量更高的高純堿式碳酸鎳，對推動我國工業行業的發展具有十分重要意義。

1 碳酸鎳介紹

對于碳酸鎳來說，屬于常見的鎳合物，根據生產工藝等不同，可以生產出不同的碳酸鎳，如正碳酸鎳、酸式碳酸鎳、堿式碳酸鎳等，通常利用化學式xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O表示，顏色為淺綠色，沒有固定的性狀。其中，對于前兩者來說，實際應用當中較為少見，大多數為堿式碳酸鎳。從應用的角度來說，主要包括下述幾方面：

(1)含鎳無機產品生產時，可以利用其作為中間體，進而生產相應的鎳鹽。

(2)磁性材料等生產時，利用其作為氧化物或還原物。

(3)應用于電鍍等材料的生產。生產堿式碳酸鎳時，以Ni(NO3)2·6H2O(NiSO4·6H2O)與Na2CO3為主，還有一些人員研究中指出，可以利用NH4HCO3代替Na2CO3；具體來說，生產方法由很多，如鎳氨-碳酸鹽沉淀法，高濃度尿素均勻沉淀法等，每種方法具有不同的特點與優勢，企業應針對自身的具體情況，選擇最佳的生產方法。在我國碳酸鎳領域當中，相關標準較低，導致企業實際生產時，產品內含有較多的雜質，而鎳含量則不是很高，使得產品品質角較低[1]。同時，生產時，洗滌時間較長，需要消耗大量的能源。所以，為了生產處更高品質的堿式碳酸鎳，應對對生產過程具有更加準確的了解，并有效對其進行優化。

2 NiSO4·6H2O與Na2CO3的化學反應

由上述介紹可知，堿式碳酸鎳生產時，主要以NiSO4·6H2O與Na2CO3兩種材料為主，具體生產的過程中，針對材料的添加順序，可以將其分為三種類型：

(1)順加法，在反應器皿內放置NiSO4·6H2O，逐漸滴入Na2CO3，起始時，混合溶液pH值在4～5之間，反應結束后，pH變為8，生產出來的產品質量一般。

(2)逆加法，在反應器皿內放置Na2CO3，逐漸滴入NiSO4·6H2O，起始時，混合溶液pH值在9～10之間，反應結束后，pH變為8，生產出來的產品質量一般。

(3)并流法。同時向反應器皿內加入兩種物料，整個反應的pH一直為8，生產出來的產品質量較好。兩種物質的反應式為：

該化學式當中，沉淀物包括兩種，一種為NiCO3，另一種為Ni(OH)2，兩者的比值為x:y，根據物料加入的多少，以及加入不同的催化劑，可以得到不同的x與y。物質沉淀時，與溶液的酸堿性具有直接關系，其中，若pH小于10，大部分沉淀物為NiCO3；而若pH大于10，大部分沉淀物則為Ni(OH)2[2]。

3 高效洗滌工藝

3.1 吸附原理

NiSO4·6H2O與Na2CO3反應完成后，會形成含有多種物質的混合溶液。因而想要獲得高純堿式碳酸鎳，必須對混合溶液進行洗滌，目前，在碳酸鎳生產領域當中，存在很多洗滌方法，每種洗滌的方法并不明確。從表面來說，對混合溶液進行洗滌時，看似為理化過程，但不僅僅包含理化因素，還與其他方面的因素相關，具體來說：

(1)表面吸附。若在溶液當中，存在很多體積較大的雜質，則很容易出現表面吸附。若雜質為非晶形結構，在物質表面，無法形成飽和的電性，會出現自有力場，特別是邊角處，這一現象更加明顯，受到力場的影響，逐漸將相反電荷的離子吸附。在濃度、價數、電荷等一致的條件下，均由高至低吸附，從而出現表面層。

(2)形成混晶。對于雜質來說，其結構與沉淀物非常相似，在沉淀晶體長大過程中，先吸附出來，之后利用這些吸附物質，完成晶格排列，從而構建出相應的混晶。注入沉淀劑時，若速度較快，會加快結晶形成速度，更容易構建出混晶。

(3)機械吸附，這一情況主要是注入沉淀劑時，速度過快而導致的。

3.2 洗滌方法

目前，在我國堿式碳酸鎳生產領域當中，有多種洗滌方法，其中，較為常見的包括下述兩種：

(1)再化漿洗滌。將過濾后的物質放入洗滌罐內，注入潔凈水，形成新的溶液，之后再次對其進行過濾，形成新的濾餅，然后反復進行這一過程，直到雜質濃度較低，符合相關標準為止。

(2)置換洗滌。該方法應用最為廣泛，且具有良好的洗滌效果。首先，在相應設備內，簡單對濾餅表面進行處理，之后通過高壓等方式，將洗滌液透過濾餅，直接對內部雜質進行置換。然而大量實踐表明，通過這兩種方式對堿式碳酸鎳進行處理時，效率較慢，且雜質處理效果較低，無法達到高純堿式碳酸鎳的要求，因而需要一種更加良好的洗滌方法。史萬敬[3](2017)等人利用常用方法，結合自身工作經驗，開發出一種全新的洗滌方法，即閃蒸干燥漿化洗滌法，通過這一方法的應用，可以有效去除堿式碳酸鎳中的雜質，但需要使用很多人力、物力資源，因而增加了生產成本。

作者在此基礎上，也研制出一種更加良好的方法，即連續動態洗滌，與傳統方法相比，該方法操作簡單，洗滌效果較強，用水量較少，雜質處理效率更高等，可以進行大規模推廣。

4 高純堿式碳酸鎳的生產

在我國，已經針對高純堿式碳酸鎳的生產需求，制定出相應的指標體系，具體指標如表1所示。

表1 高純堿式碳酸鎳指標體系

雷軍鵬[4](2017)等人研究發現，在我國，很多企業生產高純堿式碳酸鎳時，受到技術、工藝等方面等因素的影響，導致各項指標并沒有達到這一要求，無法生產出高質量的高純堿式碳酸鎳。而應用連續動態洗法之后，則可以加強對溶液的處理力度，使得整個堿式碳酸鎳溶液當中，Ni濃度大幅度提升，符合≥40%的要求，而其他Fe、Co、Cl-、SO42-等離子或物質的濃度大幅度降低，完全符合我國相關標準的要求。

5 結語

綜上所述，對于堿式碳酸鎳來說，是現代工業當中較為常用的一種化學物質，其純度不能達到100%，無法直接利用NiCO3來表示，只能書寫成xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O。生產該物質時，會引入很多其它化學物質，這些物質遺存在產品中會形成雜志，對碳酸鎳的性能造成一定影響，所以，在化學反應結束后，應采用合理的方式對雜質進行處理，以最大程度上提升堿式碳酸鎳的純度，以生產出符合相關要求的高純堿式碳酸鎳。