高纯碱式碳酸镍的生产及其综述

毕北鸿 叶为辉

(江西核工业兴中新材料有限公司，江西 南昌 330013)

0 引言

作为工业中使用较为常见的化学物质，高纯碱式碳酸镍被广泛应用到各个领域，如镍盐的生产，催化剂、电镀、颜料生产等。因此，对高纯碱式碳酸镍的生产进行研究，能为生产出更加优质的高纯碱式碳酸镍奠定良好基础。因而需要采用合理的生产方式，生产出质量更高的高纯碱式碳酸镍，对推动我国工业行业的发展具有十分重要意义。

1 碳酸镍介绍

对于碳酸镍来说，属于常见的镍合物，根据生产工艺等不同，可以生产出不同的碳酸镍，如正碳酸镍、酸式碳酸镍、碱式碳酸镍等，通常利用化学式xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O表示，颜色为浅绿色，没有固定的性状。其中，对于前两者来说，实际应用当中较为少见，大多数为碱式碳酸镍。从应用的角度来说，主要包括下述几方面：

(1)含镍无机产品生产时，可以利用其作为中间体，进而生产相应的镍盐。

(2)磁性材料等生产时，利用其作为氧化物或还原物。

(3)应用于电镀等材料的生产。生产碱式碳酸镍时，以Ni(NO3)2·6H2O(NiSO4·6H2O)与Na2CO3为主，还有一些人员研究中指出，可以利用NH4HCO3代替Na2CO3；具体来说，生产方法由很多，如镍氨-碳酸盐沉淀法，高浓度尿素均匀沉淀法等，每种方法具有不同的特点与优势，企业应针对自身的具体情况，选择最佳的生产方法。在我国碳酸镍领域当中，相关标准较低，导致企业实际生产时，产品内含有较多的杂质，而镍含量则不是很高，使得产品品质角较低[1]。同时，生产时，洗涤时间较长，需要消耗大量的能源。所以，为了生产处更高品质的碱式碳酸镍，应对对生产过程具有更加准确的了解，并有效对其进行优化。

2 NiSO4·6H2O与Na2CO3的化学反应

由上述介绍可知，碱式碳酸镍生产时，主要以NiSO4·6H2O与Na2CO3两种材料为主，具体生产的过程中，针对材料的添加顺序，可以将其分为三种类型：

(1)顺加法，在反应器皿内放置NiSO4·6H2O，逐渐滴入Na2CO3，起始时，混合溶液pH值在4～5之间，反应结束后，pH变为8，生产出来的产品质量一般。

(2)逆加法，在反应器皿内放置Na2CO3，逐渐滴入NiSO4·6H2O，起始时，混合溶液pH值在9～10之间，反应结束后，pH变为8，生产出来的产品质量一般。

(3)并流法。同时向反应器皿内加入两种物料，整个反应的pH一直为8，生产出来的产品质量较好。两种物质的反应式为：

该化学式当中，沉淀物包括两种，一种为NiCO3，另一种为Ni(OH)2，两者的比值为x:y，根据物料加入的多少，以及加入不同的催化剂，可以得到不同的x与y。物质沉淀时，与溶液的酸碱性具有直接关系，其中，若pH小于10，大部分沉淀物为NiCO3；而若pH大于10，大部分沉淀物则为Ni(OH)2[2]。

3 高效洗涤工艺

3.1 吸附原理

NiSO4·6H2O与Na2CO3反应完成后，会形成含有多种物质的混合溶液。因而想要获得高纯碱式碳酸镍，必须对混合溶液进行洗涤，目前，在碳酸镍生产领域当中，存在很多洗涤方法，每种洗涤的方法并不明确。从表面来说，对混合溶液进行洗涤时，看似为理化过程，但不仅仅包含理化因素，还与其他方面的因素相关，具体来说：

(1)表面吸附。若在溶液当中，存在很多体积较大的杂质，则很容易出现表面吸附。若杂质为非晶形结构，在物质表面，无法形成饱和的电性，会出现自有力场，特别是边角处，这一现象更加明显，受到力场的影响，逐渐将相反电荷的离子吸附。在浓度、价数、电荷等一致的条件下，均由高至低吸附，从而出现表面层。

(2)形成混晶。对于杂质来说，其结构与沉淀物非常相似，在沉淀晶体长大过程中，先吸附出来，之后利用这些吸附物质，完成晶格排列，从而构建出相应的混晶。注入沉淀剂时，若速度较快，会加快结晶形成速度，更容易构建出混晶。

(3)机械吸附，这一情况主要是注入沉淀剂时，速度过快而导致的。

3.2 洗涤方法

目前，在我国碱式碳酸镍生产领域当中，有多种洗涤方法，其中，较为常见的包括下述两种：

(1)再化浆洗涤。将过滤后的物质放入洗涤罐内，注入洁净水，形成新的溶液，之后再次对其进行过滤，形成新的滤饼，然后反复进行这一过程，直到杂质浓度较低，符合相关标准为止。

(2)置换洗涤。该方法应用最为广泛，且具有良好的洗涤效果。首先，在相应设备内，简单对滤饼表面进行处理，之后通过高压等方式，将洗涤液透过滤饼，直接对内部杂质进行置换。然而大量实践表明，通过这两种方式对碱式碳酸镍进行处理时，效率较慢，且杂质处理效果较低，无法达到高纯碱式碳酸镍的要求，因而需要一种更加良好的洗涤方法。史万敬[3](2017)等人利用常用方法，结合自身工作经验，开发出一种全新的洗涤方法，即闪蒸干燥浆化洗涤法，通过这一方法的应用，可以有效去除碱式碳酸镍中的杂质，但需要使用很多人力、物力资源，因而增加了生产成本。

作者在此基础上，也研制出一种更加良好的方法，即连续动态洗涤，与传统方法相比，该方法操作简单，洗涤效果较强，用水量较少，杂质处理效率更高等，可以进行大规模推广。

4 高纯碱式碳酸镍的生产

在我国，已经针对高纯碱式碳酸镍的生产需求，制定出相应的指标体系，具体指标如表1所示。

表1 高纯碱式碳酸镍指标体系

雷军鹏[4](2017)等人研究发现，在我国，很多企业生产高纯碱式碳酸镍时，受到技术、工艺等方面等因素的影响，导致各项指标并没有达到这一要求，无法生产出高质量的高纯碱式碳酸镍。而应用连续动态洗法之后，则可以加强对溶液的处理力度，使得整个碱式碳酸镍溶液当中，Ni浓度大幅度提升，符合≥40%的要求，而其他Fe、Co、Cl-、SO42-等离子或物质的浓度大幅度降低，完全符合我国相关标准的要求。

5 结语

综上所述，对于碱式碳酸镍来说，是现代工业当中较为常用的一种化学物质，其纯度不能达到100%，无法直接利用NiCO3来表示，只能书写成xNiCO3·yNi(OH)2·zH2O。生产该物质时，会引入很多其它化学物质，这些物质遗存在产品中会形成杂志，对碳酸镍的性能造成一定影响，所以，在化学反应结束后，应采用合理的方式对杂质进行处理，以最大程度上提升碱式碳酸镍的纯度，以生产出符合相关要求的高纯碱式碳酸镍。