Способ получения оксида никеля (II) для производства ферритов Советский патент 1992 года по МПК C01G53/04 

Изобретение относится к способам получения оксида никеля (II) высокой чистоты, используемого в электронной промышленности для производства ферритов и в химической промышленности - для получения солей реактивных квалификаций.

Качество продукта, получаемого по заявляемому способу, регламентировано Техническими требованиями к оксиду никеля (И) чистому, предъявляемыми НПО Реактивэлектрон. Технические требования к оксиду никеля (II) чистому представлены в табл.1

Недостатком данного способа является использование ь качестве исходного сырья для производства оксида карбонильного никелевого порошка-товарной продукции высокой стоимости, что увеличивает себестоимости самого оксида никеля (II). Кроме того, растворение порошка в азотной кислоте сопровождается выделением ядовитых оксидов азота, что требует разработки специального аппаратурного оформления процесса, затрат на обеспечение безопасных условий труда и утилизацию вредных газов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения оксида никеля (И) для производства ферритов путем растворения в азотной кислоте металлического никеля с получением раствора азотнокислого никеля, который обрабатывают карбонатом щелочного металла, в результате чего осаждается основной карбонат никеля, который после промывки и сушки подвергают обжигу при температуре 730 ± 20°С с получением готового продукта необходимой степени чистоты и химически активного

Для получения исходного раствора по данному способу в разбавленной азотной кислоте растворяют пластины электролитного никеля высших марок Н-0, Н-1у с содержанием основного вещества 99,99Х| XI Оч

Ю СЛ Ю

W

99,98%, что в свою очередь, обеспечивает необходимую степень чистоты раствора азотнокислого никеля и возможность вести из него осаждение контролируя полноту осаждения по наличию в растворе избытка соды 2-4 г/дм3, что соответствует значению рН реакционной среды 7,5-8,0, После дальнейшей отмывки отфильтрованной пасты карбонатов от нитрит-ионов при обжиге карбоната получают оксид никеля (II) необходимой степени чистоты.

Недостатком данного способа следует признать то, что, поскольку электроосаждение металла ведут из электролита, степень чистоты которого позволяет при незначительной доочистке раствора получить из него продукт необходимого качества, способом такой доочистки в данном случае является процесс электролитического осаждения металла, что не может быть признано рациональным, поскольку этот процесс трудоемкий, связан с большим объемом незавершенного производства, с расходами на электроэнергию и оборудование для обработки катодного металла.

Кроме того, растворение металла в азотной кислоте, как и в случае с порошком, связано с выделением ядовитых оксидов азота, что тйкже требует дополнительных затрат, на утилизацию вредных газов.

Целью изобретения является снижение затрат на получение продукта.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения оксида никеля (И) для производства ферритов, включающем осаждение основного карбоната никеля из нмкельсодержащего раствора, его промые- ку, сушку и прокалку, осаждение основного карбоната никеля ведут из отработанного сульфатно-хлоридного католита производства катодного никеля, осуществляя процесс осаждения при значении рН 6,5-6,8, а полученный осадок перед прокалкой дополнительно обрабатывают раствором карбоната натрия с концентрацией 50-60 г/дм3.

Установлена возможность использования отработанного сульфатно-хлоридного католита в качестве исходного сырья для производства оксида никеля(Н) по предлагаемому способу, поскольку содержание е нем примесей меди, железа, кобальта, алюминия, хрома, свинца таково, что, даже при полном переводе их в конечный продукт, качество последнего удовлетворяет Техническим требопаниям к оксиду никеля (II) чистому. Примеси кальция и магния, содержание которых в католите превышает допустимые значения, предложено удалять на операции осаждения основного карбоната при проведении процесса до значения

рН пульпы 6,5-6,8. Процесс основан на том, что рН осаждения кальция и магния выше, чем рН осаждения остальных примесей и никеля и при рН 6,5-6,8 ионы кальция и

магния остаются в фильтрате и могут быть удалены при фильтрации и последующей промывке осадка. Осаждение никеля при малом значении рН происходит достаточно полно,

Процесс может быть описан следующими реакциями:

(п + 1) NIS04 + (2п + 1)№2СОз + (2n+ m)H20 - М1СОз nNI(OH)2 тН20+ + (п + 1) N32S04 + 2п№НСОз.

nNI(OH)2 тН20 +

+ ЫаНСОз (n-1)Ni(OH) + №2СОз.

Известно, что процесс осаждения основного карбоната никеля из кислого раствора раствором карбоната натрия всегда сопровождается соосаждением основного сульфата никеля типа 3IMIS04 4NI(OH)2 (рНос.5,2), что не позволяет удалить из осадка карбонатов сульфат-ион при водной

промывке достаточно полно и, несмотря на то, что основные сульфаты, частично разложившиеся при обжиге, могут быть удалены в виде водорастворимых сульфатов с промывными водами огарка, содержание сульфат-иона в полученном оксиде никеля (II) не удается снизить менее, чем до 1,5%.

Чтобы добиться регламентируемого содержания серы в оксиде никеля (II), осадок основного карбоната никеля по предлагаемому способу обрабатывают раствором карбоната натрия с содержанием основного вещества 50-60 г/дм .

При этом основные сульфаты никеля переходят в основные карбонаты, образующийся сульфат натрия удаляют с фильтратом и пром.водами осадка. Эффективность отмывки резко возрастает.

Таким образом, по предлагаемому способу, оксид никеля (II) для производства

ферритов получают, используя в качестве исходного сырья не чистый никелевый раствор, полученный при растворении товарного металла, а загрязненный примесями полупродукт-католит, очищая его от примесей в процессе переработки. Это значительно упрощает и удешевляет процесс получения N10.

Из очищенного таким образом основно- го карбоната никеля путем обжига его во вращающейся трубчатой печи при температуре 730 ± 20°С получают оксид никеля (II) необходимой степени чистоты и химической активности.

Экспериментально установлено, что при уменьшении значения рН осаждения до 6,2 происходит неполное осаждение никеля в осадок карбонатов, увеличиваются потери никеля с фильтратом и промводами, что делает технологическую схему экономически невыгодной. При увеличении значения рН от 6,8 до 7,0 не происходит необходимой очистки продукта от примесей кальция и магния.

Уменьшение концентрации раствора карбоната натрия на операции содовой ре- пульпации осадка карбонатов с 50 г/дм3 до 40 г/дм приводит к увеличению массовой доли серы в полученном оксиде, увеличение же концентрации с 60 до 70 г/дм3 на содержаний серы в полученном оксиде не сказывается, однако, способствует увеличению в нем доли кальция и магния.

Получение оксида никеля (Н)изсульфат- но-хлоридного электролита осуществляют следующим образом,

В отработанный хлоридно-сульфатный католит, нагретый до температуры 80°С, при перемешивании задают, диспергируя воздухом, раствор карбоната натрия с содержанием 200 г/дм3 основного вещества. Процесс ведут при контролируемом значении величины рН до ,5-6,8. При достижении необходимого значения рН подачу содового раствора прекращает, пульпу выдерживают при перемешивании в течение 15-30 мин и фильтруют. Осадок промывают на фильтре конденсатом либо горячей деи- онизированной водой 3-х кратным объемом (по отношению к объему влажного осадка).

Промытый осадок основного карбоната никеля репульпируют в растворе карбоната натрия (содовая репульпация или карбонизация) с концентрацией основного вещества 50-60 г/дм3 до при температуре 90 ± 5°С в течение 30 мин. Пульпу фильтруют. Промывку осадка ведут конденсатом либо горячей деионизированной водой до отсутствия в фильтрате сульфат-иона по качественной реакции.

Промытый осадок обжигают в трубчатой вращающейся печи при температуре 730 ±20°С. Огарок репульпируют в конденсате до , температуре 90°С в течение 15 мин, отделяют от раствора, промывают на нутч-фильтре конденсатом и сушат при температуре 100°С до остаточного содержания влаги в нем не более 0.5- 0,7%.

П р и м е р 1. Получение партии оксида никеля на полупромышленной установке.

Осаждение основного карбоната никеля из отработанного сульфатно-хлоридного

католита проводят в периодическом режиме, в реакторе емкостью 80 л, снабженном перемешивающим устройством и обогревом глухим паром.

В качестве исходного сырья используют

католит ЦЗН, содержащий, (г/дм3) никеля 82,2; железа 0,0068: кобальта 0,006; меди 0,001; кальция 0,48; магния 0,37; раствор карбоната натрия с содержанием основного

вещества 200 г/дм3.

В реактор заливают 40 л католита, включают перемешивание, нагрев и по достижении температуры 85 ± 5°С начинают подавать содовый раствор со скоростью 1,01,64дм3/мин.

Осаждение ведут при контролируемом значении рН до величины рН 6,5, затем подачу соды прекращают, пульпу выдерживают в реакторе при перемешивании и температуре 85 ± 5°С в течение 30 мин и выгружают через сливной патрубок на нутч- фильтр. Скорость фильтрации составляет 1 м3/м2 ч,

Отфильтрованный осадок промывают

горячим конденсатом на нутч-фильтре. Объем промвод составляет 3 м3 на 1 м3 влажного карбоната.

Осадок после промывки с 60% влажностью распульповывают в растворе карбоната натрия с концентрацией основного вещества 50 г/дм3 до (по влажному) при температуре 50-90°С в течение 30 мин. Пульпу выгружают на нутч-фильтр, фильтруют и промывают горячим конденсатом. При

этом объем промвод составляет 3 м3 на 1 м3 влажного осадка.

Промытый карбонат сушат в сушильном шкафу в поддонах при температуре 100°С в течение 10-12 ч до получения однородной рассыпчатой массы с влажностью не более 5%.

Обжиг высушенного карбоната проводят в электропрокалочной печи типа СВ 3-4 непрерывного действия. Температуру в рабочей зоне поддерживают 730 ± 10°С. Производительность печи по сухому карбонату составляет 10-15 кг/ч.

Огарок через разгрузочное отверстие печи ссыпают в поддон, откуда подают на промывку, для чего его распульповывают в

емкости до горячим конденсатом, сливают на нутч-фильтр и промывают на фильтре конденсатом. Объем промвод составляет 3 м на 1 м3 влажного огарка.

Промытый огарок сушат в поддонах в

сушильном шкафу при 100°С до остаточного содержания влаги 0,5%.

Полученный оксид никеля (II) содержит, (%): никеля 78,1; кальция 0.02; магния 0,01; серы 0,04.

В табл. 2 приведены результаты, полученные при осуществлении способа в условиях, аналогичных описанным в примере 1, но при различных значениях рН осаждение основного карбоната и различных концентрациях раствора карбоната натрия на операции содовой репульпации осадка карбонатов. Из представленных в табл.2 данных видно, что увеличение содового раствора на содовой репульпации с 60 г/дм3 до 70 г/дм3 приводит к возрастанию массовой доли кальция с 0,03% до соответственно 0,09 и 0,04% и магния с 0,01 % до соответственно 0,15 и 0,03%.

Снижение величины рН до 6,2 увеличивает потери основного вещества - никеля с фильтратом карбонатного передела с 2 до 15%, что ведет к снижению выхода готового продукта с 96,9 до 75%. Снижение репульпации раствора карбоната натрия на операции содовой репульпации до 40 г/дм приводит к увеличению массовой доли серы в оксиде с 0,03 % до 0,2 %.

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с прототипом получить оксид никеля (И) необходимой степени чистоты для производства ферритов, удовлетворяющий требованиям НПО Реактивэ- лектрон, в виде дополнительного товарного продукта при производстве элек0

5

0

5

0

тролитного никеля, расширив тем самым номенклатуру товарной продукции, не производя при этом процесс растворения металла с выделением вредных газов. Это позволяет избежать затрат на утилизацию, газов и приводит к экономии технологических материалов, упрощению и удешевлению процесса. Реализация заявляемого способа может быть произведена на существующем оборудовании и не требует дополнительного использования реагентов, кроме используемых в технологии получения электролитического никеля.

Формула изобретения Способ получения оксида никеля (II) для производства ферритов, включающий обработку никельсодержащего раствора карбонатом щелочного металла с осаждением основного карбоната никеля, его промывку, сушку и прокалку, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на получение продукта, в качестве никельсодержащего раствора используют отработанный суль- фатно-хлоридный католит производства катодного никеля, процесс осаждения ведут при рН 6,5-6,8, а полученный осадок перед прокалкой дополнительно репульпируют раствором карбоната натрия с концентрацией 50-60 г/дм3.

Таблица 1

Сущность: реагенты: отработанный сульфатно-хлоридный католит производства катодного никеля и карбонат щелочного металла. Обработка отработанного католи- та карбонатом щелочного металла при рН 6,5-6,8. Полученный осадок основного карбоната никеля промывают, сушат и дополнительно репульлируют раствором натрия с концентрацией 50-60 г/дм3. Полученный осадок прокаливают. 2 табл.

Технические требования к оксиду никеля (f I) чистому НПО Реактивэлектрон г.Донецк

Наименование показателей

Норма

77,9

50-100 0,5-0,7

0,2

0,03

0,03

0,014

0,022

0.037

0,029

0,0044

0,1

Качество оксида шкепя (П) яашисииостм от усповий получе« я окспдя

fl/WTen HocTfc растворения солянов кислоте Ktx проб жс«лов ив препмало 100 сек. Нассомя поля рктмримнх Юд болев 0(1t.

Т а В п и q 7