一种α型六水合硫酸镍间歇结晶过程晶体生长方法
专利名称：一种α型六水硫酸镍间歇结晶过程的晶体生长方法
技术领域：
本发明属于结晶技术领域，具体涉及一种α型六水硫酸镍间歇结晶过程中晶体的生长方法。
背景技术：
硫酸镍广泛应用于半导体、印刷电路板（PCB）、电池、化学镀、电镀等行业，是电镀镍及合金、化学镀镍及合金、电池的主要镍盐，是金属镍离子的主要来源，还可用作镀镉、镀锌的添加剂。在无机工业中用于生产镍催化剂及氯化镍、氧化镍、碳酸镍等镍盐，还用于制造镍镉电池、硬化油或油漆的催化剂、还原染料的媒染剂、金属着色剂等。
硫酸镍有无水物、六水物和七水物三种，低于31.5℃的晶体为七水物，高于31.5℃的晶体为六水物。六水硫酸镍有两种晶型，α型为蓝色四方晶体，空间群为，晶胞参数为α=0.6780（1）nm，c=1.8285（2）nm。β型为绿色单斜晶体，晶体转变点53.3℃，相对密度2.07。
晶体的大小、分布及晶型对六水硫酸镍的质量有着非常重要的影响，而结晶过程的晶型、粒度、质量及单程收率很大程度上取决于所采用的结晶控制方法。合理控制晶体生长，得到所需的晶体大小及晶型，不仅可以提高结晶过程的纯度及单程收率，而且可以不同程度地改善产品的分离、洗涤、包装、运输及贮存。
目前，我国硫酸镍生产通常采用浓缩结晶法，通过调节pH值、添加晶种等方式控制结晶过程。但结晶过程中过饱和度仍然偏大，且我国硫酸镍结晶过程中变量的控制较为粗放，导致产品晶形较差，外观呈粉状，无光泽，粒度小，易结块；这一方面造成过滤困难，单程收率低，另一方面造成产品纯度和含量低，在国际市场上只能归为二级产品，不能满足客户的不同要求。国外文献中提到采用添加晶种或多次循环结晶来控制结晶过程，但所得晶体平均粒度在0.1mm左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种α型六水硫酸镍间歇结晶过程中晶体的生长方法，该方法可以得到分布范围窄、粒径为1～1.5mm、晶型为四方晶型的α型六水硫酸镍晶体。
为实现上述目的，本发明的α型六水硫酸镍间歇结晶工艺的晶体生长方法，主要包括以下步骤：(1)溶解：根据无水硫酸镍在水中的溶解度曲线，配制55℃饱和硫酸镍溶液，将溶液置于低温恒温槽中，加热至65±1℃，搅拌，完全溶解后保温30-60分钟；(2)冷却结晶：控制上述溶液搅拌速度在50-范围内，在120-360分钟内从65±1℃缓慢降温至100℃。 31.5±0.1℃，当温度降至48-55℃时加入晶种，晶种加入量为原料量的0.02%-0.6%，粒径为0.15-0.35mm；加入晶种后，保证晶体在溶液中呈半悬浮状态，开始时缓慢降温，当晶体长到一定尺寸时，适当加快降温速度； (3)过滤、干燥：将上述浆液进行离心，将离心后得到的晶体在50-55℃温度范围干燥3-4小时，即得最终产品。
上述步骤（2）中的冷却过程分为两个阶段，第一阶段从65±1℃至49-54±1℃，以一次函数T=65-0.5t线性冷却，其中，T为温度，单位为℃，t为冷却时间，单位为分钟，且0≤t≤32；第二阶段从49-54±1℃至31.5±0.1℃，以三次函数T=T0-（T0-31.5）×（ttf）3]]>curve控制溶液冷却，其中，T为温度，单位为℃；T0为加入晶种时的温度，49≤T0≤54，单位为℃；t为冷却时间，单位为分钟；tf为曲线总冷却时间，单位为分钟，且0≤t≤tf。
为了促进溶解，上述步骤（1）中的搅拌速度优选为140-。
上述步骤(2)中搅拌速度优选为80-。
上述步骤(2)中晶种的加入量为原料量的0.1～0.3％，粒径为0.2～0.3mm。
上述步骤（2）中曲线冷却总时间tf为150～200分钟。
本发明间歇结晶工艺的晶体生长方法,通过控制降温速度和搅拌速度以及加入一定量、一定粒径的晶种进行冷却结晶,得到的α型六水硫酸镍晶体粒径大、分布均匀、表面光滑有光泽、晶形好、不易团聚或结块,具有较强的市场竞争力。
图1为实施例2硫酸镍间歇结晶过程温降曲线。
具体实施方式
以下实施例中，根据无水硫酸镍在水中的溶解度曲线，配制55℃下饱和状态的硫酸镍溶液。
实施例1 称取100g工业级六水硫酸镍，加入71.6ml去离子水混合，用低温恒温槽将溶液温度升至65℃，搅拌溶解，控制搅拌速度为，保温30分钟；待晶体完全溶解后，调节搅拌速度为，30分钟内以一次函数T=65-0.5t线性降温至T0=50℃，加入0.5g粒径为0.25mm的晶种，以三次函数T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲线冷却结晶降温，等温度降至31.5℃后，将晶液离心，整个降温过程tf=150分钟；将得到的晶体在50℃下干燥4小时，最终得到平均粒径为1.0mm，蓝色四方晶体的α型硫酸镍六水合物晶体。
实施例2 称取工业级六水硫酸镍88.8g，加入去离子水63.5ml混合，用低温恒温槽将溶液温度升至65℃，搅拌溶解，控制搅拌速度为，保温60分钟；待晶体完全溶解后，调节搅拌速度为80rpm，20分钟内以一次函数T=65-0.5t线性降温至T0=55℃，加入粒径0.2mm的晶种0.3g，以三次函数T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲线降温结晶，等温度降至32℃后，将浆料离心，整个降温过程tf=180分钟，降温曲线如图1所示；将得到的晶体在55℃下干燥4小时，最终得到蓝色四方晶系α型六水硫酸镍晶体，平均粒径为1.3mm。
实施例3 称取88.8g工业级六水硫酸镍，加入63.5ml去离子水混合，用低温恒温槽将溶液温度升至65℃，搅拌溶解，控制搅拌速度为，保温60分钟；待晶体完全溶解后，调节搅拌速度为90rpm，20分钟内以一次函数T=65-0.5t线性降温至T0=55℃，加入粒径0.3mm的晶种0.2g，以三次函数T=T0-(T0-31.5)×(ttf)3]]>曲线降温结晶，等温度降至31.5℃后，将浆料离心，整个降温过程tf=240分钟；将得到的晶体在55℃下干燥3小时，最终得到平均粒径为1.5mm，蓝色四方晶体的α型硫酸镍六水合物晶体。
以上仅是对本发明α型六水硫酸镍间歇结晶工艺的晶体生长方法的几种优选实施例的具体描述，但上述实施例并非旨在限制本发明的保护范围，任何对本发明所述方法所做的不脱离本发明内容、精神和范围的改变或适当的变化、组合均应涵盖在本发明的保护范围内。
索赔
1.一种α型六水硫酸镍间歇结晶过程中的晶体生长方法，包括以下步骤： (1)根据无水硫酸镍在水中的溶解度曲线，将饱和硫酸镍溶液在55℃下溶解，置于低温恒温槽中加热至65±1℃，搅拌，待溶液完全溶解后保温30-60分钟； (2)将溶液冷却结晶，控制溶液搅拌速度在50-范围内，在120-360分钟内将温度从65±1℃缓慢降至31.5±1℃。 0.1℃，当温度降至49-54℃时加入晶种，晶种加入量为原料量的0.02％-0.6％，粒径为0.15-0.35mm；加入晶种后，保证晶体在溶液中呈半悬浮状态，开始缓慢降温，当晶体长到一定尺寸时，适当加快降温速度； (3)过滤、干燥：将上述结晶液进行离心，将离心后得到的晶体在50-55℃温度范围干燥3-4小时，即得最终产品。
2.根据权利要求 1所述的α型六水硫酸镍间歇结晶工艺的晶体生长方法，其特征在于：步骤（2）中降温过程分为两个阶段，第一阶段从65±1℃至49-54±1℃，以一次函数T=65-0.5t线性降温，其中，T为温度，单位为℃，t为降温时间，单位为分钟，0≤t≤32；第二阶段从49-54±1℃至31.5±0.1℃，以三次函数T=T0-（T0-31.5）×（ttf）3]]>曲线控制溶液降温，其中，T为温度，单位为℃；T0为加入晶种时的温度，49≤T0≤54，单位为℃；t为降温时间，单位为分钟； tf为曲线总冷却时间，单位为分钟，且0≤t≤tf。
3.根据权利要求1或2所述的α型六水硫酸镍间歇结晶过程中晶体生长的方法，其特征在于：步骤（1）中搅拌速率为140-。
4.根据权利要求1或2所述的α型六水硫酸镍间歇结晶过程中的晶体生长方法，其特征在于：步骤（2）中搅拌速率为80-。
5.根据权利要求1或2所述的α型六水硫酸镍间歇结晶生长晶体的方法，其特征在于步骤（2）中加入的晶种量为原料量的0.1-0.3％，粒径为0.2-0.3mm。
6.根据权利要求2所述的α型六水硫酸镍间歇结晶过程中的晶体生长方法，其特征在于：步骤（2）中总曲线降温时间tf为150～200分钟。
全文摘要
本发明提供了一种α型六水硫酸镍间歇结晶过程中晶体的生长方法，包括：首先配制一定浓度的硫酸镍溶液，升温到一定温度时搅拌使硫酸镍溶液完全溶解，然后通过控制降温速度、搅拌速度以及加入一定量、一定粒径的晶种使溶液降温结晶，最后将晶液离心，在一定温度下将得到的晶体干燥即得最终产品。通过控制方法得到的α型六水硫酸镍晶体具有粒径大、分布均匀、晶形好等特点，具有较强的市场竞争力。
文件编号/
公开日期 2007 年 10 月 31 日 申请日期 2007 年 5 月 8 日 优先权日期 2007 年 5 月 8 日
发明人：蒋彦斌、褚玉宽、郑仁、于俊文、钱宇 申请人：广东光华化工厂有限公司、华南理工大学