СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНОГО НИКЕЛЯ Советский патент 1973 года по МПК C22B23/02 

I

Изобретение относится к области карбонильной металлургии, в частности к получению KOMinaKTiHoro никеля термическим разложением карбонила никеля.

Известен способ получения компактного карбонильного никеля в виде дроби путем термического разложения паров карбонила никеля, разбавленных окисью углерода, на движущихся нагретых шариках никеля. Процесс ведут при 170-230 С и объемной скорости парогазовой смеси порядка 500 реакционного объема в час.

Недостатком известного способа является сравнительно невысокая производительность, особенно при малых (2-3%) содержаниях карбонила в парогазовой смеси.

Цель изобретения - повышение производительности процесса. Это достигается путем введения в парогазовую смесь кислородсодержащих газов в количестве, отвечающем содержанию кислорода не более 0,6% от объема парогазовой смеси на входе в реакционное пространство. Процесс ведут в интервале температур никеля 130-230С при скорости подачи парогазовой смеси 1000-10000 мз/м реакционного объема в час, занятого движущейся дробью никеля.

Проведенные исследования показывают, что в присутствии указанных количеств кислорода скорость гетерогенного разложения карбонила

никеля на никеле возрастает в 2-8 раз в зависимости от условий и содержания кислорода (степень ускорения реакции выше в области более высоких температур и более низких концентраций карбонила). Указанный эффект объясняется тем, что в присутствии кислорода облегчается и ускоряется протекание начальных стадий выделения фазы никеля на нагретой поверхности благодаря тому, что легко образующиеся поверхностные окислы никеля служат центрами кристаллизации никеля. Уже при 0,05 об. % кислорода достигается двукратное ускорение процесса; меньшие концентрации кислорода также оказывают благоприятное влияние на процесс, но незначительное. Верхний предел концентрации кислорода определяется необходимостью исключения разложения карбонила никеля в объеме с образованием порошка, особенно при концентрациях карбонила выше 20 об. %.

При использовании добавки кислорода с концентрацией до 0,6 об. % отлагающийся на дроби никель прочно сцепляется с нижележащими слоями; содержание кислорода в нем

не превышает 0,1%, в среднем 0,03-0,05%. Большей скорости реакции гетерогенного разложения карбонила никеля должна соответствовать большая объемная скорость потока парогазовой смеси, подаваемой в заполненное нагретой никелевой дробью реакционное пространство. Если в известном нроцессе она составляет 400-600, то в предлагаемом процессе она равна 1000-10000 реакционного объема в час. Этим обеспечивается не только введение большего количества карбонила никеля, отвечающего повышенной производительности процесса, но и снижение внешнедиффузионных ограничений, вызываемых большей скоростью реакции.

Интервал температур проведения процесса может быть несколько расширен по сравнению с принятым в известном способе в сторону более низких температур; в зависимости от начальной концентрации карбонила никеля процесс эффективно ведут при температурах 130-230° С.

В зависимости от того, в каких конкретных случаях применяется предлагаемый способ, возможны различные варианты его осуществления.

При разложении паров чистого карбонила никеля в смеси с чистой окисью углерода в основном карбонильном цикле отходящая из реактора окись углерода направляется на синтез карбонила никеля. В этом случае содержание кислорода в ней должно быть минимальным (по регламенту действующего производства не более 0,2 об. %, в связи с чем разложение карбонила целесообразно вести при концентрациях кислорода в подаваемой парогазовой смеси 0,05-0,.

При разложении паров карбонила никеля, содержащихся в сдувках карбонильного производства, отходящая смесь углерода не является оборотной и содержание кислорода в ней не лимитируется. В этом случае целесообразно разлагать карбонил никеля в присутствии 0,2-0,6% кислорода, причем проще и дешевле вводить в парогазовую смесь не чистый кислород, а эквивалентное количество воздуха. Следовательно, создается возможность экономической переработки газовых сдувок карбонил-процесса и существенного повышения извлечения никеля.

Пример 1. В реакционную камеру, заполненную нагреваемой до 200°С дробью никеля, подают парогазовую смесь с 15 об. % пара карбонила никеля с чистой окисью углерода и с 0,15 об. % кислорода при скорости потока 9000 /йз/жз реакционного объема в час. Скорость отложения никеля на поверхности дроби составляет 0,01 г1см -мин. Содержание кислорода в полученном металле 0,035%.

В отсутствие кислорода в парогазовой смеси скорость отложения никеля на дроби 0,003 г/сж2. мин, т. е. в 3 раза меньше, чем в предлагаемом способе.

Пример 2. Удельная производительность реактора для получения дроби никеля из газовых сдувок, содержащих 2% карбонила никеля в смеси окиси углерода с азотом, при начальной температуре никеля 230°С и объемной скорости газа 600 час составляет 30 кг/;из час при степени извлечения никеля из карбонила в металл 95%. При введении в парогазовую смесь 0,5 об. % кислорода и повышении скорости подачи газа до 3300 реакционного объема в час удельная производительность реактора возрастает до 165 кг1м час, т. е. в 5,5 раза. Степень извлечения никеля из газа в металл при этом не уменьшается.

Предмет изобретения

Способ получения компактного никеля путем термического разложения паров карбонила никеля, разбавленного окисью углерода, на поверхности нагретого гранулированного никеля, движущегося- в объеме реактора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, в парогазовую смесь вводят кислородсодержащие газы в количестве, содержащем кислорода не более 0,6% от объема смеси на входе в реакциюн о пространство, и ведут процесс ври скоросгн подачи парогазовой смеси 1000- 10000 реакционно,го объема в час, занятого движуплимися гранулами никеля, и температуре никеля 130-230° С.