專利名稱：一種表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬粉末制備領(lǐng)域，涉及一種液相-固相聯(lián)合氫還原生產(chǎn)超細(xì)鎳粉的 方法，特別是其在還原時(shí)添加表面活化劑，提供一種超細(xì)鎳粉工業(yè)化生產(chǎn)的方法。
背景技術(shù)：
超細(xì)鎳粉以其特殊的性能，主要應(yīng)用于金剛石工具、硬質(zhì)合金、電工合金、屏蔽材 料、電池材料等行業(yè)，是粉末冶金零件中不可缺少的金屬添加劑。超細(xì)鎳粉的制造方法長期以來為人們所關(guān)注，傳統(tǒng)的鎳粉生產(chǎn)方法主要有四類 電解法制備鎳粉，羰基法制備鎳粉，還原法制備鎳粉(包括高壓氫還原，草酸鎳或氧化鎳還 原)，霧化法制備鎳粉，上述方法中以羰基法及高壓氫還原方法生產(chǎn)的鎳粉粒度最細(xì)，羰基 法生產(chǎn)鎳粉的原理是在高溫高壓條件下，CO與鎳高度選擇性結(jié)合形成揮發(fā)性羰基鎳與其它 成分分離，并在一定條件下分解獲得鎳粉。羰基法首先由加拿大INC0公司開發(fā)并應(yīng)用于生 產(chǎn)。高壓氫還原法的原理是用還原性氣體直接從鎳溶液中還原沉淀金屬獲得鎳粉，還原反 應(yīng)通常在高溫、高壓下進(jìn)行。上述兩種方法因生產(chǎn)效率低，成本太高，嚴(yán)重影響了其應(yīng)用范 圍。美國專利2805149和中國專利86100739B、87101491是與本發(fā)明類似的水熱漿化氫還 原方法，這三種方法的共同點(diǎn)是漿料的PH值為中性、弱酸性或堿性，前兩種方法均需對(duì)前 驅(qū)體過濾洗滌至中性再加水調(diào)漿進(jìn)行氫還原，第三種方法則不經(jīng)過洗滌直接進(jìn)行氫還原， 三種方法條件苛刻，需要在高溫高壓條件下反應(yīng)才能進(jìn)行完全，這不僅增加了生產(chǎn)成本，而 且工業(yè)實(shí)踐中較難實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于將高溫高壓氫還原制備超細(xì)鎳粉粉末這一技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提供 一種液_固相聯(lián)合氫還原工藝制備超細(xì)鎳粉的方法，該方法反應(yīng)條件和設(shè)備要求達(dá)到工業(yè) 上可以實(shí)施的范圍，工藝簡單，適用于工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)超細(xì)鎳粉。這種工藝可明顯地提高 生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本制備出粒度小于2. 0微米的超細(xì)鎳粉。本發(fā)明的工藝是硫酸鎳沉淀_液相氫還原_液固分離_固相氫還原。先將六水 合硫酸鎳溶于水中，然后和配置好的堿液進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鎳沉淀物，加入一定量的貴 金屬三氯化釕進(jìn)行前驅(qū)體表面活化，將氫氧化鎳漿料不經(jīng)過過濾洗滌，直接加入壓力容器 中進(jìn)行液相氫還原，控制一定的溫度、壓力，待反應(yīng)一定時(shí)間后液固分離，將固相在烘箱中 烘干轉(zhuǎn)入氫氣還原爐中于300-500°C之間還原一定時(shí)間得到超細(xì)鎳粉。本發(fā)明的方法制備 的超細(xì)鎳粉的平均粒徑小于2微米。本發(fā)明的具體工藝步驟為1.制備硫酸鎳水溶液將六水合硫酸鎳按50_100g/L的濃度溶于去離子水中，不斷攪拌使其充分溶解， 制備成硫酸鎳溶液備用；2.制備氫氧化鈉水溶液
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將固體氫氧化鈉按50-100g/L的濃度溶于去離子水中，不斷攪拌使其充分溶解， 制備成氫氧化鈉溶液備用；3.貴金屬表面活化劑的制備將三氯化釕晶體按0. 5-lg/L的濃度溶于去離子水中，不斷攪拌使其充分溶解，制 備成三氯化釕溶液備用；4.貴金屬表面活化氫氧化鎳前驅(qū)體的制備將氫氧化鈉溶液緩慢倒入硫酸鎳溶液中，不斷攪拌，控制終點(diǎn)pH為8-10，加入一 定量三氯化釕溶液，控制三氯化釕濃度為l_50mg/L，充分?jǐn)嚢?，使貴金屬三氯化釕吸附在氫 氧化鎳表面，對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行表面活化；5.液相氫還原將經(jīng)過表面活化處理的前驅(qū)體轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為65_95°C，氫氣 分壓0. 5-1. OMPa,反應(yīng)時(shí)間30-60分鐘，液相還原率為60-80% ；6.液固分離、洗滌、烘干將液相氫還原后的漿料進(jìn)行液固分離，充分洗滌3次，在100-120°C下烘干制備得 固相還原前驅(qū)體粉末；7.用帶式氫氣還原爐還原前驅(qū)體粉末將烘干后的前驅(qū)體粉末置于連續(xù)進(jìn)出料的帶式氫還原爐中，控制還原溫度 300-500°C還原20-40分鐘，即可得到純度大于99. 5%，平均粒徑小于2. 0微米的超細(xì)鎳粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.采用液固相聯(lián)合還原的方法，弱化的高溫高壓的還原條件，液相還原溫度低于 100°c，氫氣分壓低于1. OMPa，液相還原率僅要求達(dá)到60-80%，工業(yè)上容易產(chǎn)業(yè)化實(shí)施；固 相還原將液相沒有還原徹底的物料及烘干過程中氧化的鎳粉進(jìn)行低溫下強(qiáng)化還原，保證了 鎳粉的純度；2.采用貴金屬三氯化釕替代氯化鈀作為催化劑，降低了貴金屬消耗成本；3.所用設(shè)備易于工程化，工序短，生產(chǎn)成本低；4.在生產(chǎn)技術(shù)上提供了一種能夠快速連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)超細(xì)鎳粉的新技術(shù)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 2kg六水合硫酸鎳配成溶液與過量的氫氧化鈉溶液混合，控制pH為 8-10，加入三氯化釕濃度為2. 5mg/L，充分?jǐn)嚢瑁瑵{料轉(zhuǎn)入高壓釜內(nèi)通氫反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度 為65°C，氫氣分壓為0. 8MPa,反應(yīng)40分鐘取出液固分離，固相用去離子水洗滌3次，并于烘 箱內(nèi)100-120°C烘干，將烘干后的前驅(qū)體粉末置于連續(xù)進(jìn)出料的帶式氫還原爐中，控制還原 溫度300°C還原40分鐘，即可得到純度大于99. 5%，平均粒徑小于2. 0微米的超細(xì)鎳粉。出 爐后的超細(xì)鎳粉可采用真空包裝保存。實(shí)施例2 2kg六水合硫酸鎳配成溶液與過量的氫氧化鈉溶液混合，控制pH為 8-10，加入三氯化釕濃度為5mg/L，充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)入高壓釜內(nèi)通氫反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為 75°C，氫氣分壓為0. 8MPa,反應(yīng)40分鐘取出液固分離，固相用去離子水洗滌3次，并于烘箱 內(nèi)100-120°C烘干，將烘干后的前驅(qū)體粉末置于連續(xù)進(jìn)出料的帶式氫還原爐中，控制還原溫 度400°C還原30分鐘，即可得到純度大于99. 5%，平均粒徑小于2. 0微米的超細(xì)鎳粉。出爐后的超細(xì)鎳粉可采用真空包裝保存。實(shí)施例3 2kg六水合硫酸鎳配成溶液與過量的氫氧化鈉溶液混合，控制pH為 8-10，加入三氯化釕濃度為10mg/L，充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)入高壓釜內(nèi)通氫反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為 85°C，氫氣分壓為0. 8MPa,反應(yīng)40分鐘取出液固分離，固相用去離子水洗滌3次，并于烘箱 內(nèi)100-120°C烘干，將烘干后的前驅(qū)體粉末置于連續(xù)進(jìn)出料的帶式氫還原爐中，控制還原溫 度500°C還原30分鐘，即可得到純度大于99. 5%，平均粒徑小于2. 0微米的超細(xì)鎳粉。出 爐后的超細(xì)鎳粉可采用真空包裝保存。實(shí)施例4 2kg六水合硫酸鎳配成溶液與過量的氫氧化鈉溶液混合，控制pH為 8-10，加入三氯化釕濃度為lmg/L，充分?jǐn)嚢瑁D(zhuǎn)入高壓釜內(nèi)通氫反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為 95°C，氫氣分壓為1. OMPa,反應(yīng)40分鐘取出液固分離，固相用去離子水洗滌3次，并于烘箱 內(nèi)100-120°C烘干，將烘干后的前驅(qū)體粉末置于連續(xù)進(jìn)出料的帶式氫還原爐中，控制還原溫 度500°C還原30分鐘，即可得到純度大于99. 5%，平均粒徑小于2. 0微米的超細(xì)鎳粉。出 爐后的超細(xì)鎳粉可采用真空包裝保存。
權(quán)利要求
一種表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法，其特征在于含有以下工藝步驟a.制備硫酸鎳水溶液；b.制備氫氧化鈉水溶液；c.貴金屬表面活化劑溶液的制備將貴金屬表面活化劑晶體溶按0.5-1g/L的濃度溶于去離子水中，不斷攪拌使其充分溶解，制備成貴金屬表面活化劑溶液備用；d.貴金屬表面活化氫氧化鎳前驅(qū)體的制備將氫氧化鈉溶液緩慢倒入硫酸鎳溶液中，不斷攪拌，控制終點(diǎn)pH為8-10，加入貴金屬表面活化劑溶液，控制貴金屬表面活化劑濃度為1-50mg/L，充分?jǐn)嚢?，使貴金屬表面活化劑吸附在氫氧化鎳表面，對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行表面活化；e.液相氫還原將經(jīng)過表面活化處理的前驅(qū)體轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度為65-95℃，氫氣分壓0.5-1.0MPa，反應(yīng)時(shí)間30-60分鐘，液相還原率為60-80％；f.液固分離、洗滌、烘干，得前驅(qū)體粉末；g.用帶式氫氣還原爐還原前驅(qū)體粉末將烘干后的前驅(qū)體粉末置于連續(xù)進(jìn)出料的帶式氫還原爐中，控制還原溫度300-500℃還原20-40分鐘，得到超細(xì)鎳粉。
2.按照權(quán)利1所述的表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的貴金屬表面活 化劑為三氯化釕。
3.按照權(quán)利1所述的表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的制備硫酸鎳水 溶液是將六水合硫酸鎳按50-100g/L的濃度溶于去離子水中，不斷攪拌使其充分溶解，制 備成硫酸鎳溶液備用。
4.按照權(quán)利1所述的表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的制備氫氧化鈉 水溶液是將固體氫氧化鈉按50-100g/L的濃度溶于去離子水中，不斷攪拌使其充分溶解， 制備成氫氧化鈉溶液備用。
5.按照權(quán)利1所述的表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法，其特征在于，所述的液固分離、洗 滌、烘干是將液相氫還原后的漿料進(jìn)行液固分離，充分洗滌3次，在100-120°C下烘干制備 得固相還原前驅(qū)體粉末。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種貴金屬表面活化超細(xì)鎳粉生產(chǎn)方法，工藝為先將六水合硫酸鎳溶于水中，然后和配置好的堿液進(jìn)行反應(yīng)，生成氫氧化鎳沉淀物，加入一定量的貴金屬三氯化釕進(jìn)行前驅(qū)體表面活化，將氫氧化鎳漿料不經(jīng)過過濾洗滌，直接加入壓力容器中進(jìn)行液相氫還原，控制一定的溫度、壓力，待反應(yīng)一定時(shí)間后液固分離、洗滌，將固相在烘箱中烘干轉(zhuǎn)入氫氣還原爐中于300-500℃之間還原一定時(shí)間得到超細(xì)鎳粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用液固相聯(lián)合還原的方法，弱化了傳統(tǒng)的高溫高壓氫還原條件，工業(yè)上容易大規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)采用貴金屬三氯化釕替代氯化鈀作為活化劑，降低了貴金屬消耗成本，制備的超細(xì)鎳粉的平均粒徑小于2微米。
文檔編號(hào)B22F9/26GK101797650SQ201010152320
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者昝林寒, 李博捷, 汪云華, 趙家春 申請(qǐng)人:昆明貴金屬研究所