Способ получения гидроксида никеля (ii)

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2463254:

Общество с ограниченной ответственностью "Николь" (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения гидроксида никеля (II) включает обработку кислого раствора сульфата никеля (II) в две стадии, на первой аммиачной водой до значения pH 4-4,5, на второй гидроксидом натрия до значения pH 11-12. На второй стадии процесс ведут путем дозирования суспензии первой стадии в раствор гидроксида натрия. Далее проводят отмывку осадка от примесей в восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом, отжим и сушку. Изобретение позволяет повысить чистоту продукта и однородность его гранулометрического состава. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области химии, а именно получению гидроксида никеля (II), используемого преимущественно в электротехнической промышленности.

Известен способ получения гидроксида никеля (II) для активной массы положительных электродов щелочных аккумуляторов путем вливания раствора сульфата никеля, нагретого до 80-90°С, в раствор щелочи той же температуры. Полученную суспензию гидроксида никеля отфильтровывают, сушат и после размола отмывают от сульфата натрия и сушат. Готовый продукт дополнительно кипятят в 16%-ном растворе щелочи в течение одного часа, после чего отмывают водой и окончательно высушивают. Целевой продукт содержит 56,2% никеля, 0,2% сульфат-иона и обеспечивает максимальную емкость не менее 1,14 Ач/3г Ni.

Способ имеет следующие недостатки.

1. Стадия отделения маточника от осадка трудоемка, так как осадок гидроксида никеля имеет аморфную структуру и обладает высоким удельным сопротивлением при фильтрации.

2. Трехкратная сушка требует значительных трудозатрат и увеличивает расход энергоресурсов.

3. Необходимость обработки раствором щелочи готового продукта удлиняет технологический процесс и увеличивает расход гидроксида натрия (СССР, авт. свидетельство 51380 "Способ обработки гидрата закиси никеля", МПК C01G 53/04, 12п, 4; 21в, 25, 1937 г.).

Известен также способ получения гидроксида никеля (II), включающий его осаждение из предварительно приготовленных исходных растворов гидроксида натрия и сульфата никеля (II) с добавлением в качестве активирующей добавки ионов бария. Полученный осадок отделяют фильтрацией, затем сушат, отмывают от сульфат-ионов, вновь сушат и размалывают. Этот способ имеет следующие недостатки.

1. Отделение маточника от аморфного осадка гидроксида никеля (II), имеющего высокое удельное сопротивление при фильтрации, трудоемко, связано с большими затратами времени и энергоресурсов.

2. Двукратная сушка и необходимость размола также требуют больших энергозатрат.

3. Внесение бария на стадии синтеза гидроксида никеля не приводит к улучшению качества продукта, но усложняет технологический процесс.

(М.А. Дасоян, В.В. Новодережкин и др. "Производство электрических аккумуляторов", М., "Высшая школа", 1977, 260-277.)

Другой известный способ включает после осаждения гидроксида никеля (II), так как описано выше, отделение маточного раствора, отжим осадка, сушку до определенной влажности, отмывку от примесей и вторую сушку. После первой сушки в пасту вводят раствор, содержащий ионы кобальта. После операции первой сушки от партии полуфабриката отбирают лабораторную пробу и проводят прогноз качества получаемой партии продукта. Если лабораторная проба не соответствует требованиям ТУ по удельному объему, получаемую партию продукта обрабатывают 3%-ным раствором щелочи в соотношении 1 г щелочи на 10-15 г гидроксида никеля и доводят до готового продукта.

Способ обладает следующими недостатками.

1. Высокая трудоемкость, большие затраты времени и энергоресурсов при отделении маточника от аморфного осадка гидроксида никеля (II).

2. Большие энергозатраты на двукратную сушку, размол и классификацию конечного продукта.

3. Внесение бария на стадии синтеза гидроксида никеля и пропитка осадка после первой сушки раствором кобальта не приводят к улучшению качества целевого продукта, но усложняют технологический процесс.

4. Активирование гидроксида никеля добавками бария и кобальта препятствует использованию продукта в других отраслях техники.

5. Введение операции по прогнозу качества и его корректировки повышает трудоемкость процесса.

(Патент Российской Федерации 2138447 "Способ получения никеля (II) гидроксида", МПК 6 C01G 53/04, опубл. 27.09.1999.)

Наиболее близким заявляемому изобретению по технической сущности является способ получения гидроксида никеля (II), включающий его осаждение взаимодействием раствора гидроксида щелочного металла с солью никеля (II), отмывку осадка от примесей, его отжим и сушку, отличающийся тем, что осаждение гидроксида никеля (II) ведут введением кристаллогидрата сульфата никеля (II) в подогретый 15-30%-ный раствор гидроксида щелочного металла, отмывку проводят обработкой пульпы гидроксида никеля в колонне в режиме противотока при линейной скорости восходящего потока 5-8 м/ч с наложением пульсационных возмущений последовательно раствором щелочи и водой, отжатый осадок гидроксида никеля (II) после сушки просеивают.

При этом гидроксид никеля (II) осаждают раствором гидроксида натрия при 65-80°С при Т:Ж=1:(4-7), осадок гидроксида никеля (II) отмывают от примесей 3-5%-ным раствором щелочи при 45-70°С. Сушку целевого продукта ведут в электромагнитном поле СВЧ (Патент Российской Федерации 2208585 "Способ получения никеля (II) гидроксида", МПК 6 C01G 53/04, опубл. 20.07.2003).

В качестве недостатков прототипа отметим необходимость использования в качестве исходного продукта сульфата никеля высокой степени чистоты и широкий диапазон фракционного состава кристаллического гидроксида никеля (II).

Заявляемое техническое решение решает задачу расширения исходных продуктов для производства гидроксида никеля (II) и получения продукта высокой степени чистоты более однородного гранулометрического состава.

Заданная техническая задача достигается тем, что способ получения гидроксида никеля (II) включает обработку щелочным раствором, отмывку осадка от примесей в восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом, отжим и сушку, отличается тем, что обработку кислого раствора сульфата никеля(П) ведут в две стадии, на первой аммиачной водой до значения pH 4-4,5, на второй гидроксидом натрия до значения pH 11-12. При этом на второй стадии процесс ведут путем дозирования суспензии первой стадии в раствор гидроксида натрия. Кроме того, отмывку гидроксида никеля (II) ведут в восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом при линейной скорости восходящего потока 2-4,8 м/ч, а сушку осуществляют в конвективном режиме с наложением электромагнитного поля микроволновой частоты при температуре 105-115°С.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что двойной сульфат никеля и аммония - соединение с более низкой растворимостью в водных растворах, чем сульфат никеля, может быть получен из кислых сульфатных растворов, которые являются отходами гальванических производств, хвостовых маточных растворов медеэлектролитных заводов и промежуточных продуктов переработки щелочных аккумуляторов. Указанные растворы в режиме их нейтрализации аммиачной водой кристаллизуются в диапазоне pH 3-4,5. Последующая нейтрализация раствора приводит к осаждению гидроксидов приместных элементов, которые не входят в структуру двойной соли и могут быть удалены из реакционной зоны простым декантированием маточного раствора или в процессе фракционирования в восходящем потоке. При этом образующийся гидроксид никеля, по существу, повторяет гранулометрию двойной соли с преимущественным содержанием фракций в пределах 20-30 мк. Сущность заявляемого технического решения подтверждается примерами.

Пример 1. Исходные материалы для синтеза гидроксида никеля: модельные сернокислые никелевые растворы, содержащие 150 г/л NiSO₄ и рН=1,5, аммиачная вода 25%, гидроксид натрия. Реактор заполняют сернокислым никелевым раствором и при постоянном перемешивании вливают аммиачную воду до рН 4,3. Полученную двойную соль отфильтровывают и промывают в пульсационной колонне в режиме противотока при линейной скорости восходящего потока 6 м/ч. В реакторе с перемешивающим устройством готовят раствор щелочи с pH 11-12 и присыпаю двойную соль до соотношения Т:Ж=1:6. Полученную суспензию направляют на промывку в верхнюю часть пульсационной колонны. Отмывку гидроксида никеля ведут в режиме противоток водой с линейной скоростью восходящего потока 1-6 м/ч. Отгрузку отмытого сферического гидроксида никеля осуществляют через нижнюю часть колоны. Отмытый сферический гидроксид никеля с Т:Ж=1:3 отжимают и сушат в конвективном режиме с наложением электромагнитного поля микроволновой частоты при температуре 105-115°С. Отработанные промывные воды выводятся через переливной патрубок в верхней части колонны и собираются в отстойнике. Мелкодисперсную часть осадка, представляющую собой гидроксид никеля, не соответствующий ТУ по гранулометрическому составу в количестве 4-12%, улавливают в отстойнике. Показатели процесса получения гидроксида никеля приведены в таблице 1.

Таблица 1
Подбор режима отмывки гидроксида никеля
Скорость восходящего потока, м/ч	Результат отмывки
1	Не соответствует требованиям ТУ. Повышенное содержание мелкой фракции и сульфат-ионов в продукте.
2	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 98%. Граничное содержание мелкой фракции и сульфат-ионов в продукте. Малая производительность аппаратуры.
3	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 97%.
4	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96,5%.
5	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 94%.
6	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 90%. Повышенный унос продукта.

Пример 2. Исходные материалы для синтеза гидроксида никеля: сернокислые никелевые растворы, аммиачная вода 25% и гидроксид натрия. Реактор заполняют сернокислым никелевым раствором и при постоянном перемешивании дозируют аммиачную воду до pH 2-5. Полученную пульпу выдерживают 15 минут при постоянном перемешивании. Двойную соль отделяют от раствора декантированием. Процесс осаждения гидроксида никеля ведут аналогично примеру 1. Отмывку суспензии проводят аналогично примеру 1 при линейной скорости восходящего потока 4 м/ч. Показатели процесса получения гидроксида никеля представлены в таблице 2.

Таблица 2
Подбор режима обработки аммиачной водой
Нейтрализация сернокислых никелевых растворов до pH	Результат
2,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 44%.
2,5	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 67%.
3,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 88%.
3,5	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 92%.
4,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 95%.
4,5	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96%.
5,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96%.

Пример 3. Исходные материалы для синтеза гидроксида никеля: сернокислые никелевые растворы, аммиачная вода 25% и гидроксид натрия. Реактор заполняют сернокислым никелевым раствором и при постоянном перемешивании дозируют аммиачную воду до pH 4,5. Полученную пульпу выдерживают 15 минут при постоянном перемешивании. В полученную пульпу двойной соли вливают раствор гидроксида натрия до pH 5-9. Отмывку суспензии проводят аналогично примеру 1 при линейной скорости восходящего потока 4 м/ч. Показатели процесса получения гидроксида никеля представлены в таблице 3.

Таблица 3
Подбор режима обработки щелочью
Обработка пульпы двойной соли раствором гидроксида натрия до pH	Результат
5,0	Не соответствует требованиям ТУ. Повышенное содержание сульфат-ионов.
5,5	Не соответствует требованиям ТУ. Повышенное содержание сульфат-ионов.
6,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 92%
6,5	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 94%.
7,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96%.
7,5	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96%. Повышенный расход щелочи.
8,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96%. Повышенный расход щелочи.
9,0	Соответствует требованиям ТУ. Прямой выход продукта 96%. Повышенный расход щелочи.

1. Способ получения гидроксида никеля (II), включающий обработку щелочным раствором, отмывку осадка от примесей в восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом, отжим и сушку, отличающийся тем, что обработку кислого раствора сульфата никеля (II) ведут в две стадии, на первой аммиачной водой до значения pH 4-4,5, на второй гидроксидом натрия до значения pH 11-12.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии процесс ведут путем дозирования суспензии первой стадии в раствор гидроксида натрия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку гидроксида никеля (II) ведут в восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом при линейной скорости восходящего потока 2-4,8 м/ч, а сушку осуществляют в конвективном режиме с наложением электромагнитного поля микроволновой частоты при температуре 105-115°С.

Изобретение относится к области электрохимической энергетики, а именно к приготовлению активной массы электрода с наноразмерными частицами NiO на углеродном носителе, используемого в химических источниках тока, в частности в никель-металл-гидридных аккумуляторах, а также в суперконденсаторах.

Устройство и способ получения соединений при осаждении // 2437700

Изобретение относится к устройству и способу получения соединений в результате выпадения из раствора в осадок твердых веществ. .

Способ плакирования гидроокисью кобальта частиц гидрата закиси никеля // 2242426

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в аккумуляторной промышленности. .

Способ получения мелкодисперсного порошка твердых растворов гидроксидов никеля и кобальта и продукт для электрохимических производств, получаемый по этому способу // 2226179

Изобретение относится к области технологии неорганических и электрохимических производств, конкретно к способам получения порошков для заполнения электродных ячеек никелевых аккумуляторов электрохимических элементов, а также к технологии производства катализаторов.

Способ получения гидроксида никеля (ii) // 2208585

Изобретение относится к химии и может быть использован в электротехнической промышленности, а также в производстве эмалей, стекла и для синтеза других соединений никеля.

Порошковый гидроксид никеля и способ его получения // 2207322

Изобретение относится к области химической технологии, конкретно к материалам на основе гидроксида никеля, используемого в электрохимических элементах. .

Гидрат закиси никеля // 2198845

Изобретение относится к электрохимии, в частности к составам гидрата закиси никеля, применяемым в производстве химических источников тока. .

Наноструктурные окиси и гидроокиси и способы их синтеза // 2194666

Изобретение относится к получению наноструктурных материалов химическим путем. .

Способ получения сферического гидрата закиси никеля // 2193014

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения сферического гидрата закиси никеля, используемого в аккумуляторной промышленности.

Способ получения гидроксида никеля (ii) // 2191160

Изобретение относится к области получения соединений никеля, а именно его гидроксидов, и может быть использовано при производстве щелочных аккумуляторов. .

Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля на переменном токе // 2503748

Изобретение относится к способу получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля включает электролиз в 17 М растворе гидроксида натрия на переменном синусоидальном токе частотой 20 Гц с никелевыми электродами. При этом процесс электролиза проводят при температуре 20-30°C и напряжении на электродах 4 В. Техническим результатом данного изобретения является разработка способа получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля, пригодного для использования в процессе каталитического получения наноуглеродных материалов пиролизом углеводородного сырья при уменьшении затрат на обогрев ячейки и упрощении ее конструкции. 3 пр.

Способ получения ультрамикродисперсного порошка оксида никеля // 2550070

Изобретение относится к получению ультрамикродисперсного порошка оксида никеля. Способ включает получение порошка оксида никеля из металлических никелевых электродов электролизом в щелочном растворе гидроксида натрия. Процесс осуществляют при температуре 20-30°C при одновременном воздействии на электроды тока частотой 20 Гц. При этом электролиз проводят на асимметричном переменном токе с плотностью тока анодного и катодного полупериода 2,5 А/см2 и 1 А/см2 соответственно и при воздействии на электроды ультразвукового излучения с частотой в диапазоне 150-300 кГц. Техническим результатом является получение ультрамикродисперсного порошка оксида никеля, пригодного для использования в процессе каталитического получения наноуглеродных материалов с максимальным выходом целевого продукта, а также уменьшение затрат электроэнергии. 6 пр.

Способ изготовления водной пасты гидрата закиси никеля // 2583373

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу изготовления водной пасты гидрата закиси никеля. В качестве исходного сырья используют щелочные промышленные стоки непосредственно с участка изготовления металлокерамических окислоникелевых электродов, содержащие примесь KOH, K2SO4 и взвесь гидрата закиси никеля, которые отстаивают, затем взвесь промывают и фильтруют. Изобретение позволяет получить мелкодисперсные высокоактивные фракции гидрата закиси никеля при упрощении способа. 3 з.п. ф-лы, 2 пр.

Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида никеля (ii) // 2592892

Изобретение относится к области электрохимического получения активных форм наночастиц оксидов металлов. Электрохимический способ получения наноразмерных структур оксида никеля (II) включает окисление анода в ионной жидкости в атмосфере воздуха. Причем используют никелевые анод и катод. Окисление проводят при температуре 20-25°C в течение 2-20 минут, при плотности постоянного тока 5-10 мА/см2 или при постоянном потенциале 2.3-5 В. Предпочтительно используют ионную жидкость с добавкой дистиллированной воды или пропиленгликоля. Изобретение обеспечивает получение высокоупорядоченных наноразмерных структур. 3 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.

Способ получения нанопорошков кристаллических оксидов металлов с использованием криообработки водно-органических золей // 2603658

Изобретение относится к способу получения кристаллических нанопорошков металлов с размером кристаллитов менее ≤10 нм и может быть использовано в химической промышленности, для производства полупродуктов для мелкозернистых керамических материалов. Синтез проводят в водно-органической среде, используя в качестве источников металлов нитраты, хлориды или ацетаты. Для формирования и стабилизации золя используют ацетилацетон-спиртовые растворы N,N-диметилоктиламина, гексаметилентетрамина или моноэтаноламина. В качестве комплексообразователя используют ацетилацетон. Полученный золь через струйную форсунку диспергируют в жидкий азот, где при скорости охлаждения >30° происходит криогрануляция. Полученные гранулы подвергают вакуум-сублимационной сушке с образованием криоаэрогеля, который затем прокаливают при 500°C на воздухе в течение 3 ч. Предлагаемый способ обеспечивает технологичный и экологически приемлемый способ получения нанокристаллических оксидов металлов. 3 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл., 6 пр.

Способ получения нанодисперсных оксидов металлов // 2633582

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения нанодисперсных оксидов металлов включает формирование реакционной смеси путем внесения нитратов металлов и карбамида в водную среду в стехиометрическом соотношении. На реакционную среду воздействуют микроволновым излучением. Реакционную смесь формируют непосредственно в реакционном объеме при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь нитрата и карбамида 10-20, вода - остальное. Воздействие микроволновым излучением осуществляют при открытом доступе к реакционной среде в реакционном объеме. Промежуточный продукт реакций подвергают сушке при температуре не менее 200°С. Высушенный продукт измельчают до размеров частиц не более 20 нм. В ходе измельчения высушенного продукта параллельно осуществляют гидрофобизационную обработку гидрофобизирующей смесью, состоящей из силанов и силиконовых олигомеров, взятых в соотношении, мас. %: силан 17-33, силиконовый олигомер 67-83. Изобретение позволяет обеспечить полную конверсию нитратов металлов в оксиды, обладающие пролонгированной устойчивостью к агломерации, повысить выход продуктов, исключить наличие следов исходных компонентов в продуктах. 3 з.п. ф-лы, 6 табл., 8 пр.