2.1硫酸镍结晶过程分析
硫酸镍结晶过程主要包括晶核的形成与晶体的生长两个阶段。
2.1.1晶核的形成
晶核的形成有两种形式：一种是溶液达到过饱和之后形成的，称为“一次成核”，另一种是受到搅动、尘埃、电磁波辐射等外界因素的诱发而形成的，称为“二次成核”。澄清的过饱和溶液在第一介稳区内是极不易形成晶核的，只能人为地加入一定数量的晶种。
2.1.2晶体的生长
晶核在饱和的溶液中不断长大，晶体长大的过程实质是溶液中的过剩溶质向晶核上粘附，使得晶体格子扩大的过程，也就是说溶质是按照结晶格子的特定规律向晶核上粘附的。研究发现，晶体上不同晶面的生长速度是很不一致的，而晶面的相对生长速度对于晶体的形态具有很大的影响，当相邻的晶面交角为钝角时，生长快的晶面在生长过程中将相对逐渐变小，甚至消失，而生长速度慢的晶面在生长过程中扩大，晶面相对生长速度的不同将造成晶体形态的变化。
由于结晶的过程包括晶核的形成与晶体的成长两个阶段，因此在整个操作过程中有两种不同的速率：晶核的形成速率与晶体的成长速率。如果晶核形成速率远远大于晶体的成长速率，则溶液中大量晶核还来不及长大，结晶过程就结束，造成成品中晶体小而多。而如果晶核形成速率远远小于晶体成长速率，则溶液中的晶核有足够的时间长大，产品的颗粒大而均匀。如果两者速率相近，其结果是产品的粒度大小参差不一。这两种速率的大小不仅影响产品的外部质量（即外形），而且还可能影响产品内部质量。生长速率快，有可能导致两个以上的晶体彼此相连，虽然从表面上看其晶体较大，但在晶体与晶体之间往往夹杂有气态、液态或固态杂质，严重影响产品的纯度。在实际生产中，要求产品既要外观颗粒大又要纯度高，这就必须从控制晶核的形成速率与晶体的生长速率入手。
2.2硫酸镍结晶过程的操作控制
（1）当物料没过搅拌桨底部时，开动减速机油泵电机及搅拌桨电机，并调变频器至35Hz。收料结束后打开槽盖。
（2）物料在结晶槽（规格为？1500mm×2000mm）内停留20min后，略微打开冷却水进水阀门，开始缓慢降温，当物料温度降至58℃时，关闭冷却水进水阀门。结晶槽内的温度从收料降至58℃所用时间控制在1.5~2h。
（3）物料自然降温到53~55℃时，调变频器到42Hz，然后加入晶种，关闭冷却水进水阀门。
（4）物料停留1.5~2h后，打开冷却水回水阀门及进水阀门，开始缓慢降温，每次降温幅度不能超过0.5℃。
（5）随着温度的降低、颗粒的成长，相应地调小变频器的频率，以降低搅拌浆转速，减小颗粒与槽体之间的磨损。
（6）温度降至42~45℃，结晶槽内的晶体全部为十面体颗粒时，结晶过程结束。从加入晶种到结晶结束所用的时间控制在4.5~5.0h。
（7）结晶结束后即可排料，进入下一道工序。
（8）变频器的频率要随着结晶槽内物料液面的降低随时下调，当液面降至搅拌桨下方时，停运搅拌电机及油泵电机。
（9）物料排空后，将结晶槽清洗干净，然后关闭排料阀。
生产实践中总结出的影响硫酸镍结晶品质的主要因素有：pH值、过饱和度、蒸发速度、品种、搅拌等。
3.1pH值的影响
pH值直接影响产品的结晶性能，pH值低，产品外形细长，主要为针状；pH值高，产品外形粗短，这都不是希望得到的。实践中摸索出pH控制在3.0~3.5之间，产品的外观完全符合要求。
3.2过饱和度的影响
过饱和度是产生结晶的前提条件，是结晶过程的根本动力。生产实际摸索出的最优工艺参数为：蒸发浓缩的浓度控制在330~360g/L，蒸发排料温度控制在85℃以上，料排至结晶槽后降温至58℃，以产生足够的过饱和度。
3.3蒸发速度的影响
蒸发是形成过饱和度的主要手段。蒸发速度过快会使溶液很快达到过饱和状态，甚至直接穿越介稳区，不利于结晶的控制。实际生产中的蒸发速度控制为使90g/L的蒸前液达到蒸发排料浓度一般经过5h左右。
3.4晶种的影响
晶种主要是用来控制晶核数量的，以得到较大且均匀的产品。加晶种必须掌握好时机，温度较高，加入的晶种有可能部分或全部溶化；温度过低，溶液中已产生大量细晶，再加晶种已不起作用。加入晶种的重量可通过下式计算：
W1=W2（L31/L32）（1）
式中：W1为加入晶种的重量；W2为所需产出产品的重量；L1为晶种颗粒的平均尺寸；L2为产品颗粒的平均尺寸。
3.5搅拌的影响
搅拌起如下作用：①加速溶液的热传导，加快生产过程；②增加溶质的碰撞机会，有利于结晶的生长；③使溶液的温度均匀，防止溶液中出现局部浓度不均、结垢等问题；④使晶核分布均匀，防止两个以上的晶体粘附在一起，避免晶体间夹杂气态、液态或固态杂质，影响产品质量。
从搅拌作用可以看出，搅拌速度的控制对结晶也有很大影响，在结晶的不同阶段应控制不同的搅拌速度。
结块是硫酸镍产品贮存中经常遇到的问题。造成结块的原因很多，例如晶体颗粒的尺寸、形状，贮存期间的温度及温度的变化、贮存时间等。一般来讲，结块是由于晶体表面受潮形成溶液，随后又增发形成新结晶体把相邻的晶粒联结在一起所致。结块还与颗粒的大小和形状有关，减小晶粒间的接触，可以减轻结块，因此要求产品颗粒尽可能大些。颗粒的形状和均匀性也是影响结块的主要因素，均匀粒状晶体最不易结块，因为单位体积内接触点少，即使结块也易打碎。
预防结块的主要措施有：
（1）控制结晶，防止二次成核，以获得规格均匀的晶体；
（2）添加改变剂，使晶体外形尽量是粒状或柱状；
（3）采用覆盖剂或隔离剂，防止或减少晶体的直接接触。
本企业目前生产中，尽量使产品大而均匀，但未尝试采用覆盖剂或隔离剂，这在以后的生产实践中会逐渐摸索，使产品结块问题得到根本解决。
硫酸镍生产工艺流程二篇1、用于紫外光滤波器的六水硫酸镍铵晶体
2、用于紫外与兰绿光通带滤波器的十二水硫酸镍铁晶体
3、电解法从镀镍废渣中精制硫酸镍
4、一种生产硫酸镍的方法
5、用镍铜混合料生产硫酸镍和*的方法
6、从含镍、锰及少量钴工业废液中直接生产硫酸镍铵的方法
7、圆柱型α－六水硫酸镍晶体的生长方法
8、一种在硫酸镍电铸液中控制电铸镍晶粒尺寸的方法
9、以硫酸镍为主盐的表面化学镀Ni-P工艺
10、一种用于紫外光通带滤波器的十二水硫酸镍钴晶体
11、镁合金硫酸镍主盐镀液及其化学镀工艺
12、一种从硫酸镍溶液中去除微量有机物的方法
13、水淬高冰镍硫酸选择性浸出制取电池级高纯硫酸镍工艺
14、一种从废镍氢、镍镉电池回收硫酸镍溶液中一步萃取分离镍、镁、钴的方法
15、一种从废镍氢、镍镉电池回收硫酸镍溶液中去除钠离子的方法
16、镁合金上硫酸镍溶液体系化学镀镍的方法
17、外置式硫酸镍镀液循环净化装置
18、一种紫外滤波晶体材料六水硫酸镍钴铵
19、用于紫外光通带滤波器的六水硫酸镍钴钾晶体
20、一种外置式硫酸镍镀液循环净化方法及装置
21、从铜电解废液中提取硫酸镍的方法
22、一种α型六水合硫酸镍间歇结晶过程晶体生长方法
23、一种硫酸镍溶液去除杂质的方法
24、一种用硫酸镍电铸液生产镍药型罩时控制表面缺陷的方法
25、一种利用硫酸镍电铸液制备镍药型罩的方法
硫酸镍生产工艺流程三篇【摘要】在实际生产中，由于浓缩工序生产的后液温度较高，极大的影响了制冷工序的生产时间和制冷机的使用寿命（制冷机使用范围为常温），造成生产成本的过高，产量过低。而车间在场地、和工艺流程有一定的局限性，因此只有从现有的设备、场地下来改进。本文对该改造简要介绍并就生产使用中的情况作初步探讨。介绍了稀贵金属厂硫酸镍车间预冷槽的改造及使用。
【关键词】脱铜后液；浓缩后液；预冷槽；结晶罐；硫酸镍
为了除去铜电解中电积脱铜后液中可溶性杂质和残胶，保证铜电解生产的正常运行，回收有价金属，必须进行电解液净化。电解液中镍的脱除，是电解液净化的主要任务之一。稀贵金属厂结合前期的生产工艺，形成了浓缩工序―冷冻（电蒸发）工序的新工艺。工业生产实践表明该工艺能有效的从电解液二段脱铜后液中提取镍等金属，并（其具有）工艺设计合理，流程简单，可操作性强，产品质量稳定，金属回收率高等特点。但在实际生产中，由于浓缩工序生产的后液温度较高，极大的影响了制冷工序的生产时间和制冷机的使用寿命（制冷机使用范围为常温），造成生产成本的过高，产量过低。而车间在场地、和工艺流程有一定的局限性，因此只有从现有的设备、场地下来改进。本文对该改造简要介绍并就生产使用中的情况作初步探讨。
1、改造过程简介
1.1设计思路
1.1.1现阶段生产情况
现在制冷的生产液是由预浓缩浓缩后的电解液，放入浓缩地池（浓缩后液温度在80℃-85℃），再转到制冷三楼的结晶槽（浓缩后液温度在50℃-70℃），开启冷冻机制冷，每班需要12h-14h，如果是夏天生产，由于室外气温过高需要的生产时间会更长。
1.1.2改进条件
现工序由于浓缩液温度过高，极大的影响了制冷工序的生产时间和制冷机的使用寿命（制冷机使用范围为常温），造成生产成本的过高，产量过低。而车间在场地、和工艺流程有一定的局限性，因此只有从现有的设备、场地下来改进。如制冷厂房三楼六台10m3结晶罐，每次生产时开2台制冷机（备1台），带4台结晶罐（备2台），如果夏天2台制冷机只能带3台结晶罐，6台结晶管并连在一起，由阀门控制，及西头的结晶罐检修孔，还有凉水塔富余的降温能力及宽敞的场地等有利条件。
1.1.3改进思路
影响制冷生产时间的主要原因是浓缩液的温度过高，因此要在浓缩地池和结晶罐之间增加一道降温工序，用来降低浓缩后液的温度，使其达到常温。这样常温浓缩后液进入结晶罐后，制冷起来时间就会大大缩短。
1.2改造方案
制冷机开2台备1台，带3-4台结晶罐（10m3/台）备2-3台结晶罐，把6#结晶罐改为冷却罐，在结晶罐检修孔处制作、安装1台同型号结晶罐用于冷却罐（新增7#），这样就有2台共20m3的冷却罐。再把400m3凉水塔至制冷机的循环水管接到2台冷却罐上，靠循环水的冷却循环及搅拌浆不停的搅动浓缩液，使其能很快的达到降温效果，达到常温后，把冷却液靠自然落差放到浓缩与制冷中间的玻璃钢降温槽（40m3，可使用20m3）储存，用转液泵转到1#-5#结晶罐。
1.3方案实施费用
冷却罐一台10m3，配搅拌机，玻璃钢管道D120×10约50米，单柄蝶阀DN100PN1.0衬四氟4台，无缝钢管D108×5约30米，单柄蝶阀DN100PN1.02台，合计约20万左右。
2、改造后的生产使用情况
将7#预冷槽安装好使用后，将浓缩生产出来的（50℃-75℃）热液用转液泵提前转入预冷槽里，启动水冷循环系统，约2h以后浓缩后液的温度由50℃-70℃降低到了25℃-32℃左右（基本可接近常温），而水冷循环系统的出水温度也只提高了2℃左右（实际测量时，进水温度为21℃，出水温度为23℃）。而制冷工序原来每个批次（两机四槽模式）的生产需用时为13h-14h，现在使用预冷槽系统后，每个批次的生产时间为11h-12h，则每个批次都可以节约2h左右。预冷槽每次降温的周期为2h左右，而制冷工序有6台结晶槽，生产时只是使用4台，剩余2台可提前存放20m3的冷却液，同时浓缩工序的中转槽也可以存放20m3的冷却液，预冷槽也可以存放10m3的冷却液。也就是说使用预冷槽降温系统后，完全可满足制冷工序每批次的生产需求（每批次生产需要浓缩后液约40m3），同时给调节两生产工序的节奏带来极大的缓冲作用。
3、结果与讨论
改进之前进液温度从浓缩工序地池处到制冷工序结晶槽时为50℃-70℃，而方案改进之后进液温度通过生产调节可以控制在常温。
通过时间的对比通过制冷工序结晶槽的冷却盐水、减速机搅拌桨及循环盐水泵等设备的强力降温，从50℃-70℃冷却至常温需用时3个小时，而改进后则不需要这些设备进行降温，同时降低了设备的维修率。
通过对比可以明显的看出，改进后的方案对制冷工序的生产周期的缩短有很大的提高，同时降低了制冷机的使用率，对夏季生产提供了一个良好的平台。
4、结语
在改造完成后可在生产周期内找到最佳的生产状态，提高生产效率，降低设备损耗，延长设备使用寿命，最终达到提高生产能力，降低生产成本的目的。
参考文献
[1]刘岩，翟玉春，王虹.镍生产工艺研究进展[J].材料导报，2006.
[2]彭容秋.镍冶金[M].跃沙：中南大学出版社，2005.
[3]库建刚，刘殿文，张文彬.我国西部地区镍资源的开发利用与展望[J].矿产保护与利用，2003.
[4]罗得先.镍消费量将持续增长[J].世界有色金属，2000.
[5]耿文辉.我国西部地区镍钻资源的综合评价[J].中国矿业，2001.
[6]曹异生.国外镍工业现状及前景展望[J].世界有色金属，2005.
[6]程明明.中国镍铁的发展现状、市场分析与展望[J].矿业快报，2008.
[7]任鸿九，王立川.有色金属提取手册（铜镍卷）[M].北京：冶金工业出版社，2000.
[8]黄其兴，王立川，朱鼎之等.镍冶金学[M].北京：科学技术出版社，1990.
查看全文
false