способ получения гидроксида никеля (ii)
Классы МПК: | C01G53/04 оксиды; гидроксиды |
Автор(ы): | Ильенок А.А., Клюшников М.И. |
Патентообладатель(и): | Ильенок Андрей Алексеевич, Клюшников Михаил Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-03-27 публикация патента:
27.12.2001 |
Изобретение относится к области получения соединений никеля, в частности к технологии получения гидроксида никеля (II), используемого для источников тока, например, в составе активной массы положительных электродов щелочных аккумуляторов. Сущность изобретения заключается в способе получения гидроксида никеля (II) для источников тока, включающем приготовление исходных растворов гидроксида щелочного металла, соли никеля (II) и гидроксида бария, смешение их, осаждение гидроксида никеля (II), отделение маточного раствора, обработку осадка щелочью в автоклаве при температуре 130-200oС, отмывку осадка и его сушку. Обработку щелочью ведут при концентрации гидроксил-ионов в жидкой фазе пульпы, равной 0,05-0,3 г-ион/л. Отмывку осадка проводят в три стадии: на первой стадии водой, на второй стадии раствором гидроксида бария с концентрацией 2-6% и в количестве, обеспечивающем массовое соотношение раствора к осадку (1-2):1, и на третьей стадии снова водой. Способ прост, исключает длительную и энергоемкую операцию сушки осадка перед отмывкой. В продукте уменьшается содержание водорастворимых примесей анионов SO4 2-Cl-. 2 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ получения гидроксида никеля (II) для источников тока, включающий приготовление исходных растворов гидроксида щелочного металла, соли никеля (II) и гидроксида бария, смешение их, осаждение гидроксида никеля (II), отделение маточного раствора, отмывку осадка и его сушку, отличающийся тем, что перед отмывкой осадок обрабатывают щелочью в автоклаве при температуре 130-200oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку щелочью ведут при концентрации гидроксил-ионов в жидкой фазе пульпы, равной 0,05-0,3 г-ион/л. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку осадка ведут в три стадии: на первой стадии водой, на второй стадии раствором гидроксида бария с концентрацией 2-6% и в количестве, обеспечивающем массовое соотношение раствора к осадку (1-2):1, и на третьей стадии снова водой.Описание изобретения к патенту
Область техникиИзобретение относится к области получения соединений никеля, в частности к технологии получения гидроксида никеля (II), используемого для источников тока, например, в составе активной массы положительных электродов щелочных аккумуляторов. Предшествующий уровень техники
Известен способ получения гидроксида никеля (II), используемого для щелочных аккумуляторов (М. А. Дасоян, В. В. Новодережкин и Ф.Ф. Томашевский "Производство электрических аккумуляторов", М., "Высшая школа", 1977, стр. 260-277). Способ предусматривает приготовление исходных растворов гидроксида натрия, сульфата никеля (II) и гидроксида бария в качестве активирующей добавки и смешение их. Полученный осадок отделяется фильтрацией, затем проходит первую сушку, отмывку от сульфат-ионов, вторую сушку и размол. Недостатками способа являются его продолжительность и большие энергозатраты, связанные с необходимостью дважды высушивать получаемый продукт. Известен способ получения никеля (II) гидроксида, включающий вливание раствора сульфата никеля в раствор щелочи, отфильтровку и сушку осадка, отмывку от сульфата натрия, повторную сушку, обработку щелочью при кипячении, отмывку водой и окончательную сушку (авт. свид. SU 51380, 1937 г.). Три операции сушки делают процесс очень длительным, трудо- и энергоемким. Известен также способ получения никеля (II) гидроксида, включающий приготовление исходных растворов, смешение их с активирующей добавкой, содержащей ионы бария. Далее следуют осаждение, отделение маточного раствора, отжим осадка, первая сушка до определенной влажности, отмывка от примесей и вторая сушка. После первой сушки в полученную пасту вводят раствор, содержащий ионы кобальта (патент RU N 2138447). Способу присущи те же недостатки, что и в предыдущем случае. В частности, каждая из двух стадий сушки длится около 24 часов. Сущность изобретения
Предлагаемый способ позволяет заметно снизить продолжительность процесса и удешевить получение гидроксида никеля (II) с одновременным повышением его качества. Способ получения гидроксида никеля (II) для источников тока включает приготовление исходных растворов гидроксида щелочного металла, соли никеля (II) и гидроксида бария (активирующей добавки), смешение их, осаждение и отделение маточного раствора, последующую отмывку осадка и сушку. При этом осадок перед отмывкой подвергают обработке щелочью в автоклаве (гидротермальной обработке). Обработку ведут при Т=130-200oC, поддерживая концентрацию гидроксил-ионов в жидкой фазе пульпы 0,1-0,5 г-ион/л. Отмывку осадка желательно вести в три стадии: на первой стадии водой, на второй стадии раствором гидроксида бария с концентрацией 2-6% и в количестве, обеспечивающем весовое отношение раствора к осадку (1-2):1, и на третьей стадии снова водой. На первой стадии отмывки происходит отделение основной массы растворимых солей, примесных металлов, на второй стадии - дополнительное извлечение в твердую фазу оставшихся в жидкой фазе в порах осадка сульфат-ионов за счет образования малорастворимого сульфата бария, на третьей стадии - доотмывка осадка от катионов бария и растворимых солей. Положительный эффект от гидротермальной обработки по предлагаемому способу связан с вызываемым в результате этой обработки изменением состава и структуры осадка и обусловленных ими свойств (удельного объема, электрохимической емкости, содержание примесных анионов, входящих в структуру осадка в форме основных сульфатов типа (3-6)Ni(OH)2
![способ получения гидроксида никеля (ii), патент № 2177447](/images/patents/294/2177005/8226.gif)
![способ получения гидроксида никеля (ii), патент № 2177447](/images/patents/294/2177005/8226.gif)
Для осаждения гидроксида никеля (II) известными методами приготовили следующие растворы:
раствор гидроксида натрия с концентрацией 26,5%, удельный вес раствора 1295 кг/м3 при Т=15oC;
раствор сульфата никеля (II) с концентрацией 15,5%, удельный вес раствора 1175 кг/м3 при Т=15oC;
раствор гидроксида бария (активирующая добавка) с концентрацией 4%, удельный вес раствора 1100 кг/м3 при Т=70oC. В реактор емкостью 1,2 м3, оборудованный механической мешалкой и нагревателем, залили приготовленный раствор гидроксида натрия в объеме 150 л и нагрели до 50oC. Затем при перемешивании в течение 1 часа в реактор одновременно подавали предварительно подогретые до 50oC раствор сульфата никеля и до 75oC раствор гидроксида бария в количествах 460 л и 25 л соответственно. После сливания раствора пульпу, содержащую осадок гидроксида никеля (II), перемешивали еще в течение 30 минут и определили содержание гидроксида натрия в жидкой фазе, которое должно находиться на уровне 4-10 г/л. В указанных условиях проведения осаждения оно составило 6,2 г/л. По окончании осаждения пульпу с температурой 60oC направили на фильтрующую центрифугу, на которой отделили маточный раствор от осадка. Отжатый на центрифуге осадок с влажностью 15-20% собрали в бак-репульпатор V=1 м3, куда подали водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 0,2 г-экв/л до установления соотношения Т:Ж=1:(5-6). После перемешивания в течение 10 минут отобрали пробу пульпы и определили концентрацию гидроксил-ионов в жидкой фазе, которая в указанных условиях составила 0,18 г-ион/л. Далее пульпу из бака-репульпатора насосом подали в автоклав (V=0,385 м3), оборудованный перемешивающим и нагревательным устройствами. В автоклаве провели обработку пульпы щелочью при Т=170oC в течении 1 часа. После обработки щелочью пульпу гидроксида никеля охладили до 80-90oC и передали в расходную емкость (V=1 м3) перед разделением твердой и жидкой фаз. Отделение маточного раствора от осадка провели на фильтрующей центрифуге, куда подали охлажденную до 70-80oC пульпу из расходной емкости. Отжатый на центрифуге осадок с влажностью 15-20% отмыли от примесей путем подачи в эту же центрифугу последовательно трех промывающих растворов. На первой стадии отмывку вели очищенной водой из расчета 2 кг на 1 кг сухого осадка, на второй стадии - раствором 4%-ного гидроксида бария в количестве 1,5 кг раствора на 1 кг сухого осадка и на третьей стадии - снова очищенный водой из расчета 1,5 кг на 1 кг сухого осадка. Отмытый осадок с влажностью 15-20% из центрифуги передали на вибрационную сушилку, где провели его сушку при Т=120oC до влажности менее 2%. Высушенный продукт проанализировали на показатели, регламентируемые требованиями к гидроксиду никеля (II), используемому для изготовления источников тока. По результатам физико-химического контроля полученный продукт имел следующие показатели: массовая доля суммы никеля и кобальта - 57,8%, закись никеля - отсутствует, массовая доля бария, отнесенная к массовой доле суммы никеля и кобальта - 2,1%; массовая доля суммы анионов Cl- и SO4 2- (свободных), отнесенная к массовой доле никеля и кобальта - 0,34%, аморфная фаза - отсутствует, удельный объем - 0,65 см3/г, электрохимическая емкость - 0,166 А/ч на 1 г. Получение гидроксида Ni (II) предлагаемым способом ускоряет и удешевляет технологический процесс, так как исключается длительная и энергоемкая операция сушки осадка перед отмывкой гидроксида Ni (II) от примесей. Кроме того, в конечном продукте уменьшается содержание водорастворимых примесей анионов SO4 2- и Cl-.
Класс C01G53/04 оксиды; гидроксиды