優(yōu)化硫酸鎳結(jié)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(jié)晶在生產(chǎn)過程中，會(huì)出現(xiàn)很多的問題，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)晶的過程中所存在的問題。

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，這是一種重金屬廢水。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)的重金屬廢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機(jī)理。另外，通過一個(gè)例子分析了目前硫酸鎳結(jié)晶工藝中存在的問題，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廢水的沉淀、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?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。從含鎳的金屬廢水中結(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)過晶核的形成以及晶核的成長這兩個(gè)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(jí)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(xiàn)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(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。

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值過高，會(huì)不利用晶體的生長。同樣，如果蒸發(fā)液的PH值過低，也會(huì)不利用硫酸鎳晶體的生長，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飽和了，才有可能產(chǎn)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(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。

3.3晶體生長的溫度控制

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

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，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。

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。晶核的數(shù)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(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。純凈的溶液，雜質(zhì)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(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)晶的過程中所存在的問題，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;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)晶過程中溫度控制的影響，一般控制現(xiàn)場的溫度為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;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

通過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、溶液的過飽和度、硫酸鎳結(jié)晶過程的溫度控制、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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