本發(fā)明屬于含鎳資源利用領(lǐng)域，具體涉及一種氯化鎳電轉(zhuǎn)化直接制備氫氧化鎳的方法。

背景技術(shù)：

鎳屬于第ⅷ副族的鐵磁金屬，以各種類型的不銹鋼、軟磁合金和合金結(jié)構(gòu)鋼形式用于石油、化工和機(jī)械制造業(yè)耐高溫、抗氧化的鎳基合金和鎳鉻合金用于噴氣渦輪、電熱元件、電阻和高溫設(shè)備構(gòu)件。電工器材使用鎳鎳鋁合金作良磁性材料。鎳可與銅、鉻、鎳、鋁等組成非鐵基合金。鎳粉是化學(xué)反應(yīng)的加氫催化劑。氫氧化鎳是制鎳鹽原料，廣泛應(yīng)用于堿性蓄電池、電鍍、催化劑等領(lǐng)域。氫氧化鎳電極簡稱鎳電極，主要應(yīng)用于化學(xué)電源領(lǐng)域，是各類鎳基充電電池的主要正極電極材料。因此，研究和開發(fā)純度高、工藝簡單、環(huán)境友好的氫氧化鎳生產(chǎn)方法具有重要現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展前景。

電池用球形氫氧化鎳的制備方法主要有化學(xué)沉淀法和粉末金屬法兩種。大多數(shù)生產(chǎn)商采用化學(xué)沉淀法來生產(chǎn)球形氫氧化鎳。專利cn104319394a公開了一種純相球形氫氧化鎳的制備方法，專利cn105552350a公開了一種球形覆鎳氫氧化鎳生產(chǎn)工藝，均是以硫酸鎳、氫氧化鈉、液氨為原料，采用化學(xué)沉淀法制備純相球形氫氧化鎳。粉末金屬法分為將金屬鎳粉在硝酸溶液中氧化生成氫氧化鎳的氧化法和將鎳粉在高壓下充入氧氣和水在催化劑作用下生成氫氧化鎳的高壓水解法。

化學(xué)沉淀法需要消耗大量的高濃度氨及氫氧化鈉，操作環(huán)境差且對環(huán)境造成較大的空氣污染及水污染；粉末金屬法原料為金屬鎳粉，成本高，硝酸溶液使操作環(huán)境具有很大危險性也會對后續(xù)造成水污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種氯化鎳電轉(zhuǎn)化直接制備氫氧化鎳的方法的目的在于通過電解氯化鎳水溶液直接獲得氫氧化鎳產(chǎn)品和副產(chǎn)品氫氣及氯氣，以解決或避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的成本高、堿消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

步驟1：對氯化鎳水溶液進(jìn)行電解，電解的工藝參數(shù)為：10℃≤溫度＜100℃，電解的電壓≥2.2v；

所述的電解在電解系統(tǒng)中進(jìn)行，電解系統(tǒng)包括陽離子膜電解槽和過濾回收利用裝置；

所述的陽離子膜電解槽包括：槽體12、陰極室1、陽極室2、陽離子交換膜3、攪拌器4、直流電源5；

所述的過濾回收利用裝置包括過濾裝置6、干燥箱7、第一溶解槽8、第一泵9、第二溶解槽10和第二泵11；

所述的電解系統(tǒng)具有攪拌和過濾的功能；

其中，槽體12內(nèi)部設(shè)置有陽離子交換膜3，陽離子交換膜3將槽體12分為兩室，其中，與直流電源5的正極連接的為陽極室2，與直流電源5的負(fù)極連接的為陰極室1，在陰極室1內(nèi)設(shè)置有攪拌器4，所述的攪拌器4通過電極驅(qū)動進(jìn)行攪拌；

在陰極室1的下方設(shè)置有過濾裝置6，過濾裝置6設(shè)置有固體出口和液體出口，過濾機(jī)的固體出口與干燥箱7相連接，過濾機(jī)的液體出口與第二溶解槽10相連接，第二溶解槽10通過第二泵11與陰極室1相通；

在陽極室2的下側(cè)設(shè)置開口與第一溶解槽8相連接，第一溶解槽8通過第一泵9與陽極室2相通；

所述的步驟1中，所述的氯化鎳水溶液的質(zhì)量濃度為任意值；

步驟2：控制陽離子膜電解槽中陰極室1電解液的ph值為8-11，使陽離子膜電解槽陰極室1內(nèi)直接生成氫氧化鎳；

所述的步驟2中，陰極室1電解液ph值的控制方法為控制電流密度或加入緩釋劑中的一種，所述的緩釋劑為氨水。

步驟3：對陽離子膜電解槽的陰極室1進(jìn)行攪拌，陰極室1電解液和氫氧化鎳定向流動，通過過濾裝置6進(jìn)行過濾，固液分離，得到氫氧化鎳和濾液，濾液循環(huán)返回至陰極室1作為陰極室1電解液；陽極室2溶液連續(xù)抽出，經(jīng)調(diào)節(jié)濃度后返回陽極室2；收集陽極氣體獲得副產(chǎn)品氯氣，收集陰極氣體獲得副產(chǎn)品氫氣；

所述的步驟3中，所述的攪拌為機(jī)械攪拌或電磁攪拌，所述攪拌的作用在于抑制槽體12底部沉淀；

所述的步驟3中，所述的定向流動為連續(xù)流動或間歇流動，所述的間歇流動的時間間隔根據(jù)所用的過濾設(shè)備不同而定。

所述的步驟3中，所述的濾液加水至原濃度后循環(huán)返回至陰極室1，作為陰極室1電解液，陽極室2電解液抽出后加入氯化鎳調(diào)整濃度至初始反應(yīng)氯化鎳濃度后，返回至陽極室2，實(shí)現(xiàn)氯化鎳的循環(huán)利用。

步驟4：將氫氧化鎳烘干，得到氫氧化鎳產(chǎn)品，氫氧化鎳的產(chǎn)品純度≥97％。

本發(fā)明的一種氯化鎳電轉(zhuǎn)化直接制備氫氧化鎳的方法涉及的主要反應(yīng)如下：

陽極反應(yīng)：2cl^--2e＝cl2(1)

陰極反應(yīng)：2h2o+2e＝h2+2oh^-(2)

總反應(yīng)：nicl2+h2o+co2＝ni(oh)2↓+h2↑+cl2↑(3)

煅燒反應(yīng)：ni(oh)2＝ni2o+h2o↑

查得，25℃時，標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)電勢v1＝-1.3583v、v2＝-0.8277v，則e總＝-2.186v，所以，槽電壓必須高于2.186v。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種氯化鎳電轉(zhuǎn)化直接制備氫氧化鎳的方法，具有如下有益效果：

1.本發(fā)明采用電解的方法，使氯化鎳直接轉(zhuǎn)化為氫氧化鎳，其中的電解工藝流程短、自動化程度高，易于控制，產(chǎn)品純度高，有利于降低生產(chǎn)成本。

2.本發(fā)明的陰極室電解液連續(xù)循環(huán)通過過濾裝置，濾液返回陰極室，可實(shí)現(xiàn)氫氧化鎳產(chǎn)品的連續(xù)生產(chǎn)。

3.本發(fā)明的方法消除了傳統(tǒng)氫氧化鎳生產(chǎn)過程中氨及氫氧化鈉的大量消耗及環(huán)境污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

1-陰極室；2-陽極室；3-陽離子交換膜；4-攪拌器；5-直流電源；6-過濾裝置；7-干燥箱；8-第一溶解槽；9-第一泵；10-第二溶解槽；11-第二泵；12-槽體。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

以下實(shí)施例所采用的電解系統(tǒng)為本發(fā)明說明書附圖1的裝置，該電解系統(tǒng)包括陽離子膜電解槽和過濾回收利用裝置；

所述的陽離子膜電解槽包括：槽體12、陰極室1、陽極室2、陽離子交換膜3、攪拌器4、直流電源5；

所述的過濾回收利用裝置包括過濾裝置6、干燥箱7、第一溶解槽8、第一泵9、第二溶解槽10和第二泵11；

所述的電解系統(tǒng)具有攪拌和過濾的功能；

其中，槽體12內(nèi)部設(shè)置有陽離子交換膜3，陽離子交換膜3將槽體12分為兩室，其中，與直流電源5的正極連接的為陽極室2，與直流電源5的負(fù)極連接的為陰極室1，在陰極室1內(nèi)設(shè)置有攪拌器4，所述的攪拌器4通過電極驅(qū)動進(jìn)行攪拌；

在陰極室1的下方設(shè)置有過濾裝置6，過濾裝置6設(shè)置有固體出口和液體出口，過濾機(jī)的固體出口與干燥箱7相連接，過濾機(jī)的液體出口與第二溶解槽10相連接，第二溶解槽10通過第二泵11與陰極室1相通；

在陽極室2的下側(cè)設(shè)置開口與第一溶解槽8相連接，第一溶解槽8通過第一泵9與陽極室2相通。

實(shí)施例1

本實(shí)施例由氯化鎳電轉(zhuǎn)化直接制備氫氧化鎳的方法，按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：對氯化鎳水溶液進(jìn)行電解，電解的工藝參數(shù)為：溫度為20℃，電解的電壓為3v；

所述的步驟1中，所述的氯化鎳水溶液的質(zhì)量濃度為500g/l；

步驟2：控制陽離子膜電解槽中陰極室1電解液的ph值為11.3-11.8，使陽離子膜電解槽陰極室1內(nèi)直接生成氫氧化鎳；

所述的步驟2中，陰極室1電解液ph值的控制方法為控制電流密度或加入緩釋劑中的一種，所述的緩釋劑為氨水。

步驟3：對陽離子膜電解槽的陰極室1進(jìn)行攪拌，陰極室1電解液和氫氧化鎳定向流動，通過過濾裝置6進(jìn)行過濾，固液分離，得到氫氧化鎳和濾液，濾液循環(huán)返回至陰極室1作為陰極室1電解液；陽極室2溶液連續(xù)抽出，經(jīng)調(diào)節(jié)濃度后返回陽極室2；收集陽極氣體獲得副產(chǎn)品氯氣，收集陰極氣體獲得副產(chǎn)品氫氣；

所述的步驟3中，所述的攪拌為機(jī)械攪拌，所述攪拌的作用在于抑制槽體12底部沉淀；

所述的步驟3中，所述的定向流動為連續(xù)流動或間歇流動，所述的間歇流動的時間間隔根據(jù)所用的過濾設(shè)備不同而定；

所述的步驟3中，所述的濾液加水至500g/l后循環(huán)返回至陰極室1，作為陰極室1電解液，陽極室2電解液抽出后加入氯化鎳調(diào)整濃度至初始反應(yīng)氯化鎳濃度后，返回至陽極室2，實(shí)現(xiàn)氯化鎳的循環(huán)利用。

步驟4：將氫氧化鎳烘干，得到氫氧化鎳產(chǎn)品。

實(shí)施例2

本實(shí)施例由氯化鎳電轉(zhuǎn)化直接制備氫氧化鎳的方法，按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：對氯化鎳水溶液進(jìn)行電解，電解的工藝參數(shù)為：溫度為90℃，電解的電壓為20v；

所述的步驟1中，所述的氯化鎳水溶液的質(zhì)量濃度為1000g/l；

步驟2：控制陽離子膜電解槽中陰極室1電解液的ph值為11.3-11.8，使陽離子膜電解槽陰極室1內(nèi)直接生成氫氧化鎳；

所述的步驟2中，陰極室1電解液ph值的控制方法為控制電流密度或加入緩釋劑中的一種，所述的緩釋劑為氨水。

步驟3：對陽離子膜電解槽的陰極室1進(jìn)行攪拌，陰極室1電解液和氫氧化鎳定向流動，通過過濾裝置6進(jìn)行過濾，固液分離，得到氫氧化鎳和濾液，濾液循環(huán)返回至陰極室1作為陰極室1電解液；陽極室2溶液連續(xù)抽出，經(jīng)調(diào)節(jié)濃度后返回陽極室2；收集陽極氣體獲得副產(chǎn)品氯氣，收集陰極氣體獲得副產(chǎn)品氫氣；

所述的步驟3中，所述的攪拌為電磁攪拌，所述攪拌的作用在于抑制槽體12底部沉淀；

所述的步驟3中，所述的定向流動為連續(xù)流動或間歇流動，所述的間歇流動的時間間隔根據(jù)所用的過濾設(shè)備不同而定。

所述的步驟3中，所述的濾液加水至1000g/l后循環(huán)返回至陰極室1，作為陰極室1電解液，陽極室2電解液抽出后加入氯化鎳調(diào)整濃度至初始反應(yīng)氯化鎳濃度后，返回至陽極室2，實(shí)現(xiàn)氯化鎳的循環(huán)利用。

步驟4：將氫氧化鎳烘干，得到氫氧化鎳產(chǎn)品。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。