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碳酸鎳的應用

時間:2020-11-19 09:25:16 來源:網絡 點擊:次

背景及概述[1][2]

碳酸鎳主要有正碳酸鎳、堿式碳酸鎳和酸式碳酸鎳。碳酸鎳又有無水物、三水合物及六水合物。堿式碳酸鎳又有兩種形态: 即2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O和NiCO3· 2Ni(OH)2·4H2O。 無水物碳酸鎳為淺綠色斜方晶系結晶。加熱至400℃分解為二氧化碳及氧化鎳。幾乎不溶于水(25℃時為0.0093),溶于含二氧化碳的水中。易溶于酸。

六水合物[NiCO3·6H2O)。市售品多為六水合物。淺綠色結晶。受熱脫水後為無水物。 溶于碳酸铵水溶液,成為藍綠色溶液,濃縮後,可生成複鹽(NH4)HCO3·NiCO3·4H2O。與碳酸鈉及碳酸鉀的水溶液,可制得綠色複鹽兩種堿式碳酸鎳均為立方晶系綠色結晶。 酸式碳酸鎳[Ni3H2(CO3)4],難溶于水,溶于二氧化碳飽和水溶液,但釋放二氧化碳後,變成碳酸鎳(NiCO3)沉澱。

應用症[1][2][3]

碳酸鎳可用作玻璃、瓷器的顔料;其他鎳化合物的原料;催化劑。其應用舉例如下:

1. 利用碳酸鎳和固體氨基磺酸制備氨基磺酸鎳。

該方法首先将固體氨基磺酸直接加入到漿化的碳酸鎳中發生酸堿中和反應,制備出高濃度的氨基磺酸鎳溶液,然後将該氨基磺酸鎳溶液依次經過蒸發、結晶、離心、幹燥得到氨基磺酸鎳産品。本發明方法制備原料單一,工序簡單,不用添加催化劑等物質,既避免了引發劑加入導緻的副反應發生,提高了氨基磺酸鎳産品純度,又得到了高濃度的氨基磺酸鎳溶液,縮短了蒸發時間,降低了生産成本,提高了産率。

2. 碳酸鎳用于改善燒結錳銅阻尼合金性能。

利用碳酸鎳熱分解、氫還原産生的高活性鎳促進燒結,釋放出來的CO2、H2O氣體阻止燒結坯表面形成緻密封閉層,提高燒結體的均勻性,使得在氫氣氣氛下燒結就可以得到大尺寸的錳銅燒結體,在氫氣作用下熱解、還原和燒結。具體步驟為碳酸鎳分解:300~450℃保溫1~4小時;氧化鎳還原:400~550℃保溫1~4小時;燒結:850~950℃保溫時間為1~4小時;升溫速度5~10℃/分鐘。

該方法可燒結合金直徑達100mm、長度達220mm,密度為5.18~5.73g/cm3,硬度為49~95HRF,彎曲強度為126~278MPa的錳銅阻尼合金。采用碳酸鎳代替鎳粉做為鎳元素的供體的主要作用是:

① 碳酸鎳熱分解産生的微細鎳元素具有低的熔點,能夠在較低的溫度将單 質錳粉熔合,從而減少熱阻界面,提高燒結坯料的熱導性和溫度均勻性,從而提高錳銅燒結 合金的均勻性;

② 在碳酸鎳分解的溫度範圍,壓坯表面還沒有實現燒結緻密化,因此碳酸鎳分解産生的水和二氧化碳氣體不斷排出壓制坯表面,阻止壓坯表面形成緻密封閉層,使表面處于多孔狀态,在低溫加熱階段,有利于混合粉的表面吸附水的排出;在高溫燒結階段,有利于氫氣進入燒結體,起到還原少量氧化金屬元素的作用;

③ 碳酸鎳為細微粉末,不容易發生塑性粘接,因此利于成分混合均勻;

④ 分解所得的微細高能狀态鎳粉,容易跟錳、銅、鐵、鋁等元素發生燒結擴散,從而促進液相形成和燒結過程。

制備[4]

一種氧化亞鎳前驅體碳酸鎳的合成方法,步驟如下:

1)并流、低pH值合成粗碳酸鎳:在合成槽中加水浸沒至攪拌槳葉,開啟攪拌,緩慢通入蒸汽升溫至70~80℃,分别按照3m3/h、2m3/h流速并流加入40g/L硫酸鎳溶液和120g/L碳酸鈉溶液,控 制合成終點pH值6.9~7.1,過濾得濾液、濾餅;

2)漿化、高pH值堿浸脫硫:将上步的濾餅加入堿浸槽中加水浸沒至攪拌槳葉,開啟攪拌,緩慢通入蒸汽升溫至80~90℃,按照水、濾餅3:1的比例繼續加水漿化碳酸鎳30分鐘,加入120g/L碳酸鈉溶液調整pH值至9.20~9.50,過濾得濾液、濾餅,過量的碳酸鈉與碳 酸鎳濾餅中夾帶的SO42-反應生成硫酸鈉溶液脫除硫;

3)漿化、洗滌脫鈉:将上步的濾餅加入堿浸槽中加水浸沒至攪拌槳葉,開啟攪拌,緩慢通入蒸汽升溫至80~90℃,按水、濾餅5:1的比例繼續加水漿化碳酸鎳30分鐘,過濾得濾液、濾餅,碳酸鎳濾餅中夾帶的Na+脫除進入濾液。

該方法較傳統合成高純碳酸鎳方法有絕對優勢,加工成本、投資費用大幅度降低,勞動生産率提高。碳酸鎳合成脫鎂可以将50%鎂從上清液開路脫除,堿浸脫硫可以将70%硫從上清液開路脫除,洗滌脫鈉可以将70%鈉從上清液開路脫除,确保高純碳酸鎳雜質Ca、Mg、S、Na合量≤0.8%,高純碳酸鎳達到國家一級品質量标準。氧化亞鎳Ca、Mg、S、Na合量≤1%,氧化亞鎳産品質量達到國家優級品質量标準。

化工試劑使用種類少、采購便利,價格便宜,加工成本低、金屬回收率高,設備材質要求低,投資費用低,技術門檻低,方法簡單方便,效果好,碳酸鎳品質好,産品質量穩定可靠,加工成本低、經濟性好,利潤高,便于産業化推廣應用,水資源循環利用,是一種值得推廣低成本、低能耗、高效益的綠色産業化項目。

主要參考資料

[1] 實用精細化工辭典

[2] 秦雪萍;趙德;明鍵偉.一種利用碳酸鎳和固體氨基磺酸制備氨基磺酸鎳的方法.CN201810291858.6 ,申請20180403

[3] 羅豐華;薛麗珊;盧鳳雙;張建福;趙棟梁;朱警.碳酸鎳用于改善燒結錳銅阻尼合金性能的方法.CN201611135461.5 ,申請日20161212

[4] 曾輝;丁冬久;馮玉潔;丁慶華;魏剛;陳守權;任保佑.一種氧化亞鎳前驅體碳酸鎳的合成方法.CN201610106501.7,申請20160226


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