粗硫酸镍除钙镁的工艺研究（论文资料）.pdf
无机盐工业，32（2）④f6,l，粗硫酸镍中除钙、镁工艺研究，中南理工大学，长沙）丁fJ（中南工业大学，长沙）化工新材料研究所，长沙（摘要：研究了化学沉淀法除粗硫酸镍中的钙、镁。试验表明，复合沉淀剂是一种良好的沉淀剂。在60℃，pH值在3.0～6.0之间，投加系数为1.5，反应时间为1h时，除钙、镁效果良好，电池用硫酸镍纯度为99.9%；钙、镁分别为9.9%；镁、钙...TQ125.1-4文献标识码：A文章号：1006-4990(2000)02-0015-02电池行业对Ca、Mg等杂质含量要求十分严格，因此硫酸镍必须进行精炼。目前使用和研究的除钙、镁的方法主要有无机盐化学沉淀法、萃取法、浓缩静态法。据文献报道，无机盐化学沉淀法是一种有效的除钙、镁方法，但往往会带入一些新的杂质离子；而目前还没有发现非常有效的萃取剂来提取硫酸镍中的钙、镁离子；浓缩沉淀法难以满足要求。我们采用无机盐化学沉淀法进行实验，取得了比较满意的结果。
1 实验原理 根据热力学数据得知，CaF.和MgF.的溶度积较小，而NiF:的溶解度较大，因此氟化物是去除Ca、Mg的良好沉淀剂。 Ca2+ +2F------=2.7×10-Mg- +2F---65×10-2 实验部分 2.1 原材料 某厂采用针铁矿法除铁，用P204萃取后的硫酸镍溶液去除重金属离子，其中Ca、Mg含量分别为200mg/L和/L。试剂为NiCO3(分析纯)，沉淀剂为22沉淀剂的制备将NHF溶解于去离子水中，pH值约为6，按NHF与碳酸镍摩尔比5∶1加入碳酸镍，在6j～70|c保温20min，pH值约为6.5(终点pH值)，有淡黄色沉淀生成。冷却、过滤，所得沉淀作为沉淀剂，本文称其为络合物沉淀剂。经分析，该沉淀剂中F离子含量为45，i含量为28，其分子式可能为络合物Ni(NH4)。F。2.3 NisO的精制取一定量的萃取液，用碳酸镍调节pH值以不引入新的杂质离子，加入一定量的沉淀剂，控制温度与反应时间。反应过程中用搅拌器搅拌，反应结束后浓缩到一定程度，过滤分离Ca、Mg渣，滤液再浓缩结晶即得产品硫酸镍。对除Ca、Mg后的硫酸镍溶液及最终产品硫酸镍用原子吸收光谱法分析Ca、Mg含量，用氟离子选择电极分析F含量，用化学沉淀法分析N-含量。
3 实验结果与讨论 3.1 反应温度的影响 图1 为40～100 ℃温度范围内沉淀Ca、Mg后滤液中温度与Ca、Mg浓度的关系图，R为沉淀剂投加系数。可以看出，随着温度的升高，Ca、Mg离子浓度逐渐降低，即温度越高，除Ca、Mg的效果越好。从热力学数据可知，在此反应温度范围内，CaF和MgF的生成焓均大于零，即均为吸热反应。根据克-克方程，随着温度的升高，反应平衡常数增大，有利于CaF和MgF的生成。溶液中Mg的浓度随着温度的升高而下降得更快，在60 ℃时，Ca、Mg离子浓度分别达到6.7mg/L和5.3mg/L。 60℃以上Ca离子浓度下降很少，而Mg离子浓度则继续下降。3.2 pH值的影响图2为Ca、Mg沉淀后滤液中pH值与Ca、Mg浓度的关系，由图2可知随着pH值的升高，Ca、Mg离子浓度降低，即去除Ca、Mg离子的效果较好，pH值大于3时Ca离子浓度基本不变。在NiSO体系中，若pH值大于6.7，溶液中就会析出Ni(OH)：沉淀。
若pH值过低（80℃，R-1.5，1-1～1.5 h，除钙、镁后滤液中钙、镁离子浓度分别为7.5 mg/L、3.2 mg/L。该沉淀剂和复合沉淀剂一样，都会将NH3带入母液中，对于复合沉淀剂，1 F只带入0.6个NH3，而对于NH4F，1 F带入1个NH3，在同等条件下，前者带入的NH3较少。3.7 采用NiF作沉淀剂NiF作沉淀剂的最佳工艺参数为：T-95℃，R-2，pH-5.5，1～2 h，除钙、镁后滤液中钙、镁离子浓度分别为11.4 mg/L、8.7 mg/L。该沉淀剂最大的特点是不会带入新的杂质离子，但是由于NiF的溶解度比较小，只有2.50(质量分数)，所以反应条件比较苛刻，所需投加系数比较大，会带入过多的F，影响产品硫酸镍的质量。4结论选择配合物作为沉淀剂，投加系数小，极少有F带入产品中，当NH2积累到一定程度后，对过滤后的母液通过调节pH值进行处理，除去母液中的NH。
因此采用复合沉淀剂除Ca、Mg较为适宜。参考文献[1]李持富.无机盐工业，1991(4):5-9。[2]谢兰香.中国锰业，1989(1):37。[3]顾燕.无机盐工业，1998(1):12-13。[4]实用无机热力学参考手册[M]:化学工业出版社，1979(收稿日期:1999-09-28)