優化硫酸鎳結晶工藝條件探究

賴增敏

摘要：硫酸鎳是一種非常重要的鎳鹽系列的化合物，硫酸鎳結晶在生產過程中，會出現很多的問題，從而可能會使得硫酸鎳的結晶率比較低，這不利于經濟效益的提升。本文主要介紹了硫酸鎳結晶的通用制備方法，晶體成核和它的生長機理、分析了影響硫酸鎳結晶的因素以及提出了如何優化硫酸鎳結晶的工藝條件，提高硫酸鎳的結晶率，提高經濟效益。另外，本文在探討影響硫酸鎳結晶的因素時，著重論述了某鎳鹽生產企業生產車間在實際生產硫酸鎳結晶的過程中所存在的問題。

關鍵詞：硫酸鎳結晶;工藝條件;結晶率;影響因素

引言

我國的電鍍行業每年都會排放出大量的含鎳的廢水，這是一種重金屬廢水。含鎳電鍍廢水的排放，不僅會造成資源的大量浪費，違背科學發展觀的理念，還對會周圍的環境造成污染和破壞，不利于資源的可持續性發展和環境的保護。因此對含鎳電鍍廢水進行硫酸鎳結晶顯得尤為重要，這會使得這些電鍍行業的重金屬廢水得到有效的處理和合理地利用，既節約了資源和資金，實現了資源的循環利用，又有利于環境的保護。但是，目前我國的硫酸鎳結晶工藝發展得并不成熟，仍然處于摸索的階段，還存在著各種各樣的問題。因此本文主要研究了硫酸鎳結晶的重要制備工藝，介紹了晶體成核和它的生長機理。另外，通過一個例子分析了目前硫酸鎳結晶工藝中存在的問題，提出了影響硫酸鎳結晶的影響因素，并提出了優化硫酸鎳結晶的方法，使得結晶的過程更清潔、更方便、成本更低。

本文選取的例子是某鎳鹽生產企業的生產車間，此車間有十臺套機械攪拌的利用冷汗結晶方式的循環冷卻降溫夾套式的結晶槽。該生產車間每天結晶15槽，每釜的產量為3.33噸/釜，但是目前硫酸鎳結晶的產量只有2.625噸/釜，可以看出它的結晶率很低，因此分析影響硫酸鎳結晶的因素，可以提高實際生產的結晶率，提高企業的經濟效益。

1.硫酸鎳結晶的制備方法

硫酸鎳結晶的制備通常分為含鎳的金屬廢水的沉淀、鎳泥泥漿的酸浸、對硫酸鎳粗液的純化除雜以及最后的結晶等。根據不同的工藝要求，結晶工藝也是有所差別的，現在介紹的只是通用的硫酸鎳結晶的制備方法。其中，含鎳的金屬廢水的沉淀指的是在含鎳的金屬廢水中投入適量的濃度為20%的NaOH溶液作為沉淀劑，使得含鎳的金屬廢水變為鎳泥泥漿;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;對硫酸鎳粗液的純化除雜指的是對前邊得到的硫酸鎳粗液經過去除溶液含有的還原性雜質，從而得到硫酸鎳純溶液;最后的結晶就是指通過嚴格的硫酸鎳結晶工序，得到符合電鍍行業硫酸鎳指標的高純度的硫酸鎳晶體。

2.晶體成核和它的生長機理

在現實生產中，大多數的化學產品都是通過結晶的形式獲得的，對于硫酸鎳的提取也是如此。從含鎳的金屬廢水中結晶出晶型一致的硫酸鎳是獲得精致硫酸鎳的重要一步。晶體的形成必須經過晶核的形成以及晶核的成長這兩個過程。晶體成核是指在過飽和溶液中形成的微小的顆粒。晶體成核的方式有兩種，分別是晶體的初級成核和晶體的二次成核。晶體的生長指的是晶核在過飽和溶液中長大的現象，既過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。硫酸鎳的晶核形成和硫酸鎳晶體的生長都會決定著硫酸鎳晶體產品的最終的粒度分布，而且很多因素影響著晶體的生長。

3.影響硫酸鎳結晶的因素

3.1蒸發液的PH值

由實際的生產過程可以知道，硫酸鎳的晶體顆粒的大小與蒸發液的PH值的高低有著直接的關系。如果蒸發液的PH值過高，會不利用晶體的生長。同樣，如果蒸發液的PH值過低，也會不利用硫酸鎳晶體的生長，會使得硫酸鎳溶液中的固液不易分離，從而導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晶的重要因素，只有硫酸鎳溶液是過飽和了，才有可能產生硫酸鈉晶體，可以說硫酸鎳溶液的過飽和度是硫酸鎳晶體產生的必要條件。如果硫酸鎳溶液的飽和度太低，則對不利用晶體的成核，不利于晶體的生長。

3.3晶體生長的溫度控制

在硫酸鎳結晶的過程中，溫度控制顯得格外重要。根據常識，金屬的結晶過程是一個散熱的過程，只有把握好結晶生長的溫度和返溫點，才能控制好晶核的形態和晶體的生長。硫酸鎳結晶過程中，溫度的控制很關鍵，既不能過低也不能過高，必須保證適當的溫度。結晶溫度過高和過低都會抑制硫酸鎳晶體的生長。

3.4攪拌作用

本文選擇的生產實例，其攪拌設備為框式和螺旋推進式攪拌，這種攪拌方式比較適合硫酸鎳晶體的生長，它不僅不會破壞硫酸鎳晶體的形態，而且還能夠使溶質有效的碰撞，這都有利于硫酸鎳晶體的生長。

3.5晶種的影響

合理控制好晶核的數量，能夠得到形態均勻的硫酸鎳晶體，而且還會有利于硫酸鎳晶體的生長。晶核的數量過多或過少都不利于硫酸鎳晶體的生長。

3.6溶液中雜質的影響

溶液的雜質多，特別是溶液的Na和Co的含量高時，會抑制硫酸鎳晶體的生長。純凈的溶液，雜質少，干擾晶體生長的因素比較少，那么硫酸鎳晶體的生長就會相對而言快一些。

4.優化硫酸鎳結晶的生產工藝

對于前邊討論的某鎳鹽生產企業生產車間在實際生產硫酸鎳結晶的過程中所存在的問題，得到了影響硫酸鎳結晶的因素，下邊討論怎樣優化硫酸鎳結晶的生產工藝。對于蒸發液的PH值對硫酸鎳晶體生長的影響，一般需要調整蒸發液的PH值為3.5到3.6之間，此區間的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;對于硫酸鎳溶液的飽和度的影響，通常使實際的蒸發料液的濃度達到300g/l，這能獲得充足的硫酸鎳晶體，滿足生產的需要;對于硫酸鎳結晶過程中溫度控制的影響，一般控制現場的溫度為48～50℃，這是由實際生產經驗得出的晶體的最佳生長溫度;對于攪拌作用對硫酸鎳結晶的影響，要選擇合適的攪拌速度，使得晶體生長的前期，加完晶種后以及晶粒出現后的攪拌速度有所區別，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;對于晶種對硫酸鎳結晶的影響，則要控制好晶核的數量，從而獲得更多的硫酸鎳晶體;對于溶液中雜質對硫酸鎳結晶的影響，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，從而減少雜質對硫酸鎳結晶的影響，有利于硫酸鎳晶體的形成。通過優化硫酸鎳結晶的工藝流程，可以獲得更多的硫酸鎳晶體，從而可以提高生產的經濟效益。

5.結束語

通過本文的例子可以知道，影響硫酸鎳結晶的因素有蒸發液的PH值、溶液的過飽和度、硫酸鎳結晶過程的溫度控制、晶種的影響、攪拌作用和溶液中雜質的影響等。在實際的生產過程中，要掌握好硫酸鎳結晶的制備工藝，熟悉晶體成核和晶體生長的機理，要不斷總結生產經驗，要不斷優化硫酸鎳結晶的工藝流程，不斷減少影響硫酸鎳結晶的因素的影響，從而提高硫酸鎳晶體的生長速度，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，提高生產的經濟效益。本文只是提出了優化硫酸鎳結晶的生產工藝的部分建議，對于優化硫酸鎳結晶的工藝的探索不會停止，只要提高硫酸鎳晶體的產量和質量，才能獲得更大的經濟收益。

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