本发明属于工业结晶技术领域,特别涉及一种大颗粒硫酸镍连续结晶系统及方法。
背景技术:
硫酸镍是一种重要的无机盐类化工原料,其广泛用于电镀、电池材料、半导体材料、催化剂、金属着色等领域。硫酸镍产品主要以水合物的形式存在,主要有六水合硫酸镍和七水合硫酸镍两种。有研究表明,当温度低于31.5℃时,所得晶体为七水合硫酸镍,53℃以上所得硫酸镍为β型六水合硫酸镍。β型六水合硫酸镍性能不稳定,当温度低于53℃时会向性能更稳定的α型六水合硫酸镍发生转晶。在转晶过程中高温下形成的晶核和结晶体会发生破坏而失去意义,最重要的结晶过程发生在31.5-53℃之间(张兰生,金川硫酸镍生产系统改造实践[j],中国有色金属,2010,(20):68-69)。
由于结晶过程的特性,晶体粒度越大,晶型越规整往往晶体产品纯度越高。同时,颗粒尺寸越大,比表面积越小,表面母液残留量少,离心效率更高,都会导致最终产品纯度的提高。同时,粒度越大,分布越均匀的硫酸镍产品具有更好的流动性,不易结块等优点。因此,大颗粒硫酸镍普遍受市场欢迎,不仅易于销售,价格也会有所提高。
为了追求大颗粒产品,目前硫酸镍生产厂家普遍采用间歇方式操作。首先,控制浓缩段出料浓度满足一定要求后排至降温结晶罐。开始缓慢通循环冷却水,控制溶液缓慢降温,当溶液温度降至50-60℃左右时,加晶种,停循环冷却水,维持温度稳定一段时间,有时甚至需要控制温度有所回升。然后继续缓慢降温至约35-40℃左右,并在终点温度养晶一段时间。如中国专利cn200710027851.5、cn201811063511.2等对间歇结晶过程进行了详细描述。其中cn200710027851.5实施例记载的仅为实验室条件下做出平均粒径1-1.5mm的六水合硫酸镍单批生产时间约为8-10h,而工业上算下来一个批次的生产时间大约要16-20h。不仅生产效率很低,且操作复杂,工人劳动强度高。同时间歇操作方式还存在粒度分布范围宽、批次间产品差异大,产品性能指标不稳定等缺点。
近年来也有相关企业将研究方向指向硫酸镍结晶过程的连续化,如华友钴业最近提出的发明专利申请cn202110167094.1是关于硫酸镍连续结晶工艺的最新专利,其记载了一种连续法生产硫酸镍的结晶系统及结晶工艺,其引入细晶消除循环使晶体粒度得到一定程度的改善,实现了连续化生产,但由于系统结构相对简单,缺乏对细
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