СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТА ЗАКИСИ НИКЕЛЯ ДЛЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2007 года по МПК H01M4/26 H01M10/30 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности при производстве щелочных аккумуляторов с оксидно-никелевыми электродами.

Широко известен способ получения гидрата закиси никеля путем вливания при перемешивании в раствор натриевой щелочи раствора сернокислого никеля [1]. Для улучшения отмывки гидрата закиси никеля от сульфат-ионов осаждение заканчивают с сохранением избытка щелочи. Полученный гидрат закиси никеля отфильтровывают от раствора сульфата натрия на фильтр-прессе под давлением 9.5-10.5 кг/см² в течение 4 часов и сушат при температуре 90-120°С. Продолжительность первой сушки составляет 12-16 часов. Высушенный гидрат закиси никеля шнеком подается во вращающуюся центрифугу. Одновременно в барабан центрифуги подается вода со скоростью 15-20 л в минуту. По истечении 1.5-2 часов с момента окончания загрузки центрифуги гидратом закиси никеля поток подаваемой воды увеличивают до 25-35 л/мин и продолжают отмывку. По ходу отмывки берут пробы продукта и определяют содержание сульфат-ионов. Отмывку прекращают, когда содержание сульфат-ионов составит не более 1.7% по отношению к содержанию никеля в продукте. По окончании отмывки подачу воды в центрифугу прекращают, а центрифугирование гидрата закиси никеля продолжают еще 30-45 минут с целью удаления воды. Отмытый гидрат закиси никеля сушат повторно до влажности не более 7% при температуре 90-140°С. Продолжительность второй сушки - не более 24 часов.

Проведение предварительной кристаллизации гидрата закиси никеля посредством его высушивания режимом первой сушки способствует укрупнению частиц гидрата закиси никеля, сокращению его удельной поверхности и как следствие облегчению процесса отмывки от сульфат-ионов. Однако выбранный способ отделения сульфата натрия от гидрата закиси никеля обладает высокой трудоемкостью, энергоемкостью и обуславливает длительность технологического цикла приведенного способа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ [2], по которому гидрат закиси никеля получают путем добавления кристаллогидрата сульфата никеля (II) в подогретый 15-30% раствор гидроксида щелочного металла, отмывку проводят обработкой пульпы гидрата закиси 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 гидрат закиси никеля после сушки просеивают. К недостаткам указанного способа можно отнести недостаточно эффективное отделение частиц гидрата закиси никеля от промывного раствора. Результатом отмывки гидрата закиси никеля в режиме противотока со скоростью 5-8 м/ч является его расслоение на фракции и унос мелкодисперсных частиц в количестве 5-10% промывной водой. Согласно требований ТУ 48-3-63-90 на «Никель гидрат закиси» наличие мелких частиц, прошедших через сито с сеткой №0063, допустимо в количестве не более 25%. Таким образом, унос мелкодисперсной фракции и как следствие необходимость ее улавливания и дополнительной переработки снижает экономическую эффективность предлагаемого способа.

Технической задачей изобретения является снижение материальных и энергетических затрат при производстве гидрата закиси никеля путем сокращения расхода воды на отмывку гидрата закиси никеля от сульфат-ионов и уменьшения потерь никельсодержащего сырья.

Указанный технический результат достигается способом получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора осаждением гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой, в котором, согласно изобретению полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля перемешивают с водой до соотношения Т (твердое):Ж (жидкое)=1:(50-70) при температуре 80-90°С, отстаивают, а затем проводят трехкратную промывку подогретой водой до замещения сульфат-ионов промывной водой, не допуская их перемешивания, по окончании каждой из трех промывок пульпу гидрата закиси никеля повторно перемешивают, причем в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий.

Изобретение отличается тем, что пульпу гидрата закиси никеля отстаивают в течение 4-6 минут и определяют скорость оседания частиц, трехкратную промывку проводят водой, подогретой до температуры 50-65°С, при скорости подачи воды 0.2-0.6 м/ч, не превышающей скорости оседания частиц, зафиксированной при отстаивании пульпы гидрата закиси никеля, температура подаваемой промывной воды должна быть меньше температуры пульпы гидрата закиси никеля в пределах не менее 15°С, в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий в количестве 5-10 г/л.

На основании экспериментальных данных было установлено, что скорость оседания частиц гидрата закиси никеля не превышает 0.6 м/ч. Увеличение скорости подачи выше 0.6 м/ч приводило к уносу мелкодисперсной фракции гидрата закиси никеля. Так же было отмечено, что при разнице температур пульпы гидрата закиси никеля и подаваемой промывной воды менее 15°С замещения сульфат ионов раствором промывной воды не происходило. В этом случае наблюдалось перемешивание сульфат ионов с промывной водой и усреднение концентрации сульфат-ионов в объеме подаваемой промывной воды. В результате снижалась эффективность отмывки и увеличивался расход промывной воды. Введение в состав промывной воды для третьей отмывки углекислого натрия в количестве 5-10 г/л повышает качество отмывки гидрата закиси никеля от сульфат-ионов.

Пример 1. Полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля в количестве 100 литров подавали в промывной бак, перемешивали с 500 л воды до соотношения Т:Ж=1:60 при температуре 80-85°С. По окончании перемешивания пульпу гидрата закиси никеля отстаивали в течение 5 минут и определяли скорость оседания частиц гидрата закиси никеля, которая составляла 0.4 м/ч. Затем проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды со скоростью 0.3 м/ч, не превышающей зафиксированную скорость оседания частиц гидрата закиси никеля. Температура промывной воды составляла 55-65°С. После первой и второй отмывки полученную пульпу перемешивали при температуре 80-85°С. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. После третьей отмывки пульпу гидрата закиси никеля перемешивали без подогрева. В дальнейшем гидрат закиси никеля отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120°С. Таким образом было получено 10.5 кг гидрата закиси никеля. Содержание сульфат-ионов в гидрате закиси никеля составило 0.4%, что соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения гидрата закиси никеля с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 98%.

Пример 2. В условиях примера 1 проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды со скоростью 0.5 м/ч, превышающей зафиксированную скорость оседания частиц гидрата закиси никеля. Температура промывной воды составляла 55-65°С. После первой и второй отмывки полученную пульпу перемешивали при температуре 80-85°С. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. После третьей отмывки пульпу гидрата закиси никеля перемешивали без подогрева. В дальнейшем гидрат закиси никеля отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120°С. Таким образом было получено 8.8 кг гидрата закиси никеля. Содержание сульфат-ионов в гидрате закиси никеля составило 0.5%, что соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения гидрата закиси никеля с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 96%.

Пример 3. В условиях примера 1 проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды со скоростью 0.3 м/ч. Температура промывной воды составляла 55-65°С. После каждой отмывки полученную пульпу гидрата закиси никеля перемешивали без подогрева. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. В дальнейшем гидрат закиси никеля отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120°С. Таким образом было получено 10.5 кг гидрата закиси никеля. Содержание сульфат-ионов в гидрате закиси никеля составило 3.5%, что не соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения гидрата закиси никеля с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 75%.

Предлагаемый способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора обеспечивает изготовление гидрата закиси никеля с высокой электрохимической активностью при минимальном расходе промывной воды для отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия, без потерь мелкодисперсной фракции гидрата закиси никеля. Использование данного изобретения в промышленности позволяет изготавливать активную массу для оксидно-никелевых электродов щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Источники изобретения

1. Дасоян М.А., Новодережкин В.В. и Томашевский Ф.Ф. Производство электрических аккумуляторов. М.: Высш. шк., 1965, с.288-292.

2. Патент RU 2208585 С1, МПК⁷ С01G 53/04.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности при производстве щелочных аккумуляторов с оксидно-никелевыми электродами. Техническим результатом изобретения является получение гидрата закиси никеля с высокой электрохимической активностью при минимальном расходе промывной воды для отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия, без потерь мелкодисперсной фракции гидрата закиси никеля. Согласно изобретению способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора путем осаждения гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой, в котором согласно изобретению полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля подают в промывной бак, перемешивают с водой до соотношения Т:Ж=1:(50-70) при температуре 80-90°С, по окончании перемешивания пульпу гидрата закиси никеля отстаивают в течение 4-6 минут, а затем проводят трехкратную промывку водой, подогретой до температуры 50-65°С таким образом, чтобы каждый раз раствор, содержащий сульфат-ионы, был полностью замещен аналогичным объемом промывной воды, не допуская их перемешивания, что обеспечивается скоростью подачи воды 0.2-0.6 м/ч, не превышающей скорости оседания частиц, зафиксированной при отстаивании пульпы гидрата закиси никеля, и разницей температур пульпы гидрата закиси никеля и подаваемой промывной воды не менее 15°С, по окончании каждой из трех промывок полученную пульпу гидрата закиси никеля повторно перемешивают, в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий в количестве 5-10 г/л.

1. Способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора путем осаждения гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой, отличающийся тем, что полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля перемешивают с водой до соотношения Т:Ж=1:(50-70) при температуре 80-90°С, отстаивают, а затем проводят трехкратную промывку подогретой водой до замещения сульфат-ионов промывной водой не допуская их перемешивания, по окончании каждой из трех промывок пульпу гидрата закиси никеля повторно перемешивают, причем в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу гидрата закиси никеля отстаивают в течение 4-6 мин и определяют скорость оседания частиц.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что трехкратную промывку проводят водой, подогретой до температуры 50-60°С, при скорости подачи воды, не превышающей скорости оседания частиц, зафиксированной при отстаивании пульпы гидрата закиси никеля 0,2-0,6 м/ч.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура подаваемой промывной воды должна быть меньше температуры пульпы гидрата закиси никеля в пределах не менее 15°С.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий в количестве 5-10 г/л.