优化硫酸镍结晶工艺条件探究

赖增敏

摘要：硫酸镍是一种非常重要的镍盐系列的化合物，硫酸镍结晶在生产过程中，会出现很多的问题，从而可能会使得硫酸镍的结晶率比较低，这不利于经济效益的提升。本文主要介绍了硫酸镍结晶的通用制备方法，晶体成核和它的生长机理、分析了影响硫酸镍结晶的因素以及提出了如何优化硫酸镍结晶的工艺条件，提高硫酸镍的结晶率，提高经济效益。另外，本文在探讨影响硫酸镍结晶的因素时，着重论述了某镍盐生产企业生产车间在实际生产硫酸镍结晶的过程中所存在的问题。

关键词：硫酸镍结晶;工艺条件;结晶率;影响因素

引言

我国的电镀行业每年都会排放出大量的含镍的废水，这是一种重金属废水。含镍电镀废水的排放，不仅会造成资源的大量浪费，违背科学发展观的理念，还对会周围的环境造成污染和破坏，不利于资源的可持续性发展和环境的保护。因此对含镍电镀废水进行硫酸镍结晶显得尤为重要，这会使得这些电镀行业的重金属废水得到有效的处理和合理地利用，既节约了资源和资金，实现了资源的循环利用，又有利于环境的保护。但是，目前我国的硫酸镍结晶工艺发展得并不成熟，仍然处于摸索的阶段，还存在着各种各样的问题。因此本文主要研究了硫酸镍结晶的重要制备工艺，介绍了晶体成核和它的生长机理。另外，通过一个例子分析了目前硫酸镍结晶工艺中存在的问题，提出了影响硫酸镍结晶的影响因素，并提出了优化硫酸镍结晶的方法，使得结晶的过程更清洁、更方便、成本更低。

本文选取的例子是某镍盐生产企业的生产车间，此车间有十台套机械搅拌的利用冷汗结晶方式的循环冷却降温夹套式的结晶槽。该生产车间每天结晶15槽，每釜的产量为3.33吨/釜，但是目前硫酸镍结晶的产量只有2.625吨/釜，可以看出它的结晶率很低，因此分析影响硫酸镍结晶的因素，可以提高实际生产的结晶率，提高企业的经济效益。

1.硫酸镍结晶的制备方法

硫酸镍结晶的制备通常分为含镍的金属废水的沉淀、镍泥泥浆的酸浸、对硫酸镍粗液的纯化除杂以及最后的结晶等。根据不同的工艺要求，结晶工艺也是有所差别的，现在介绍的只是通用的硫酸镍结晶的制备方法。其中，含镍的金属废水的沉淀指的是在含镍的金属废水中投入适量的浓度为20%的NaOH溶液作为沉淀剂，使得含镍的金属废水变为镍泥泥浆;镍泥泥浆的酸浸指的是在镍泥泥浆中缓慢加入浓硫酸溶液，并不断的搅拌，从而使得有一定的固液比，得到硫酸镍粗液;对硫酸镍粗液的纯化除杂指的是对前边得到的硫酸镍粗液经过去除溶液含有的还原性杂质，从而得到硫酸镍纯溶液;最后的结晶就是指通过严格的硫酸镍结晶工序，得到符合电镀行业硫酸镍指标的高纯度的硫酸镍晶体。

2.晶体成核和它的生长机理

在現实生产中，大多数的化学产品都是通过结晶的形式获得的，对于硫酸镍的提取也是如此。从含镍的金属废水中结晶出晶型一致的硫酸镍是获得精致硫酸镍的重要一步。晶体的形成必须经过晶核的形成以及晶核的成长这两个过程。晶体成核是指在过饱和溶液中形成的微小的颗粒。晶体成核的方式有两种，分别是晶体的初级成核和晶体的二次成核。晶体的生长指的是晶核在过饱和溶液中长大的现象，既过饱和溶液中的溶液本体向晶核的表面上沾附，从而使晶核得到生长。硫酸镍的晶核形成和硫酸镍晶体的生长都会决定着硫酸镍晶体产品的最终的粒度分布，而且很多因素影响着晶体的生长。

3.影响硫酸镍结晶的因素

3.1蒸发液的PH值

由实际的生产过程可以知道，硫酸镍的晶体颗粒的大小与蒸发液的PH值的高低有着直接的关系。如果蒸发液的PH值过高，会不利用晶体的生长。同样，如果蒸发液的PH值过低，也会不利用硫酸镍晶体的生长，会使得硫酸镍溶液中的固液不易分离，从而导致硫酸镍晶体的颗粒不均匀。

3.2硫酸镍溶液的饱和度

硫酸镍溶液的饱和度是影响硫酸镍结晶的重要因素，只有硫酸镍溶液是过饱和了，才有可能产生硫酸钠晶体，可以说硫酸镍溶液的过饱和度是硫酸镍晶体产生的必要条件。如果硫酸镍溶液的饱和度太低，则对不利用晶体的成核，不利于晶体的生长。

3.3晶体生长的温度控制

在硫酸镍结晶的过程中，温度控制显得格外重要。根据常识，金属的结晶过程是一个散热的过程，只有把握好结晶生长的温度和返温点，才能控制好晶核的形态和晶体的生长。硫酸镍结晶过程中，温度的控制很关键，既不能过低也不能过高，必须保证适当的温度。结晶温度过高和过低都会抑制硫酸镍晶体的生长。

3.4搅拌作用

本文选择的生产实例，其搅拌设备为框式和螺旋推进式搅拌，这种搅拌方式比较适合硫酸镍晶体的生长，它不仅不会破坏硫酸镍晶体的形态，而且还能够使溶质有效的碰撞，这都有利于硫酸镍晶体的生长。

3.5晶种的影响

合理控制好晶核的数量，能够得到形态均匀的硫酸镍晶体，而且还会有利于硫酸镍晶体的生长。晶核的数量过多或过少都不利于硫酸镍晶体的生长。

3.6溶液中杂质的影响

溶液的杂质多，特别是溶液的Na和Co的含量高时，会抑制硫酸镍晶体的生长。纯净的溶液，杂质少，干扰晶体生长的因素比较少，那么硫酸镍晶体的生长就会相对而言快一些。

4.优化硫酸镍结晶的生产工艺

对于前边讨论的某镍盐生产企业生产车间在实际生产硫酸镍结晶的过程中所存在的问题，得到了影响硫酸镍结晶的因素，下边讨论怎样优化硫酸镍结晶的生产工艺。对于蒸发液的PH值对硫酸镍晶体生长的影响，一般需要调整蒸发液的PH值为3.5到3.6之间，此区间的PH值能够有效控制硫酸镍晶体的晶型，有利于硫酸镍晶体的生长;对于硫酸镍溶液的饱和度的影响，通常使实际的蒸发料液的浓度达到300g/l，这能获得充足的硫酸镍晶体，满足生产的需要;对于硫酸镍结晶过程中温度控制的影响，一般控制现场的温度为48～50℃，这是由实际生产经验得出的晶体的最佳生长温度;对于搅拌作用对硫酸镍结晶的影响，要选择合适的搅拌速度，使得晶体生长的前期，加完晶种后以及晶粒出现后的搅拌速度有所区别，找到最合适的搅拌速度，从而使得硫酸镍晶体能够有效生长;对于晶种对硫酸镍结晶的影响，则要控制好晶核的数量，从而获得更多的硫酸镍晶体;对于溶液中杂质对硫酸镍结晶的影响，要控制好液体中溶液的原料的成分，使得新液和母液的比例配比合理，从而减少杂质对硫酸镍结晶的影响，有利于硫酸镍晶体的形成。通过优化硫酸镍结晶的工艺流程，可以获得更多的硫酸镍晶体，从而可以提高生产的经济效益。

5.结束语

通过本文的例子可以知道，影响硫酸镍结晶的因素有蒸发液的PH值、溶液的过饱和度、硫酸镍结晶过程的温度控制、晶种的影响、搅拌作用和溶液中杂质的影响等。在实际的生产过程中，要掌握好硫酸镍结晶的制备工艺，熟悉晶体成核和晶体生长的机理，要不断总结生产经验，要不断优化硫酸镍结晶的工艺流程，不断减少影响硫酸镍结晶的因素的影响，从而提高硫酸镍晶体的生长速度，获得大而且均匀的晶体，从而获得更多的满足工艺要求的硫酸镍晶体，提高生产的经济效益。本文只是提出了优化硫酸镍结晶的生产工艺的部分建议，对于优化硫酸镍结晶的工艺的探索不会停止，只要提高硫酸镍晶体的产量和质量，才能获得更大的经济收益。

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