專利名稱：一種表面活化超細鎳粉生產方法
技術領域：
本發明屬于金屬粉末制備領域，涉及一種液相-固相聯合氫還原生產超細鎳粉的 方法，特別是其在還原時添加表面活化劑，提供一種超細鎳粉工業化生產的方法。
背景技術：
超細鎳粉以其特殊的性能，主要應用于金剛石工具、硬質合金、電工合金、屏蔽材 料、電池材料等行業，是粉末冶金零件中不可缺少的金屬添加劑。超細鎳粉的制造方法長期以來為人們所關注，傳統的鎳粉生產方法主要有四類 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的鎳粉粒度最細，羰基 法生產鎳粉的原理是在高溫高壓條件下，CO與鎳高度選擇性結合形成揮發性羰基鎳與其它 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公司開發并應用于生 產。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 應通常在高溫、高壓下進行。上述兩種方法因生產效率低，成本太高，嚴重影響了其應用范 圍。美國專利2805149和中國專利86100739B、87101491是與本發明類似的水熱漿化氫還 原方法，這三種方法的共同點是漿料的PH值為中性、弱酸性或堿性，前兩種方法均需對前 驅體過濾洗滌至中性再加水調漿進行氫還原，第三種方法則不經過洗滌直接進行氫還原， 三種方法條件苛刻，需要在高溫高壓條件下反應才能進行完全，這不僅增加了生產成本，而 且工業實踐中較難實施。
發明內容
本發明的目的在于將高溫高壓氫還原制備超細鎳粉粉末這一技術進行優化，提供 一種液_固相聯合氫還原工藝制備超細鎳粉的方法，該方法反應條件和設備要求達到工業 上可以實施的范圍，工藝簡單，適用于工業化規模的生產超細鎳粉。這種工藝可明顯地提高 生產效率，降低生產成本制備出粒度小于2. 0微米的超細鎳粉。本發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行反應，生成氫氧化鎳沉淀物，加入一定量的貴 金屬三氯化釕進行前驅體表面活化，將氫氧化鎳漿料不經過過濾洗滌，直接加入壓力容器 中進行液相氫還原，控制一定的溫度、壓力，待反應一定時間后液固分離，將固相在烘箱中 烘干轉入氫氣還原爐中于300-500°C之間還原一定時間得到超細鎳粉。本發明的方法制備 的超細鎳粉的平均粒徑小于2微米。本發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，充分攪拌，使貴金屬三氯化釕吸附在氫 氧化鎳表面，對前驅體進行表面活化；5.液相氫還原將經過表面活化處理的前驅體轉入高壓反應釜內，控制反應溫度為65_95°C，氫氣 分壓0. 5-1. OMPa,反應時間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 固相還原前驅體粉末；7.用帶式氫氣還原爐還原前驅體粉末將烘干后的前驅體粉末置于連續進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微米的超細鎳粉。本發明的優點1.采用液固相聯合還原的方法，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到60-80%，工業上容易產業化實施；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行低溫下強化還原，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.所用設備易于工程化，工序短，生產成本低；4.在生產技術上提供了一種能夠快速連續化大規模生產超細鎳粉的新技術。
具體實施例方式實施例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，充分攪拌，漿料轉入高壓釜內通氫反應，控制反應溫度 為65°C，氫氣分壓為0. 8MPa,反應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100-120°C烘干，將烘干后的前驅體粉末置于連續進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微米的超細鎳粉。出 爐后的超細鎳粉可采用真空包裝保存。實施例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，充分攪拌，轉入高壓釜內通氫反應，控制反應溫度為 75°C，氫氣分壓為0. 8MPa,反應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100-120°C烘干，將烘干后的前驅體粉末置于連續進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微米的超細鎳粉。出爐后的超細鎳粉可采用真空包裝保存。實施例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，充分攪拌，轉入高壓釜內通氫反應，控制反應溫度為 85°C，氫氣分壓為0. 8MPa,反應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100-120°C烘干，將烘干后的前驅體粉末置于連續進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微米的超細鎳粉。出 爐后的超細鎳粉可采用真空包裝保存。實施例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，充分攪拌，轉入高壓釜內通氫反應，控制反應溫度為 95°C，氫氣分壓為1. OMPa,反應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100-120°C烘干，將烘干后的前驅體粉末置于連續進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微米的超細鎳粉。出 爐后的超細鎳粉可采用真空包裝保存。
權利要求
一種表面活化超細鎳粉生產方法，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，充分攪拌，使貴金屬表面活化劑吸附在氫氧化鎳表面，對前驅體進行表面活化；e.液相氫還原將經過表面活化處理的前驅體轉入高壓反應釜內，控制反應溫度為65-95℃，氫氣分壓0.5-1.0MPa，反應時間30-60分鐘，液相還原率為60-80％；f.液固分離、洗滌、烘干，得前驅體粉末；g.用帶式氫氣還原爐還原前驅體粉末將烘干后的前驅體粉末置于連續進出料的帶式氫還原爐中，控制還原溫度300-500℃還原20-40分鐘，得到超細鎳粉。
2.按照權利1所述的表面活化超細鎳粉生產方法，其特征在于，所述的貴金屬表面活 化劑為三氯化釕。
3.按照權利1所述的表面活化超細鎳粉生產方法，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.按照權利1所述的表面活化超細鎳粉生產方法，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.按照權利1所述的表面活化超細鎳粉生產方法，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 得固相還原前驅體粉末。
全文摘要
本發明公開了一種貴金屬表面活化超細鎳粉生產方法，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行反應，生成氫氧化鎳沉淀物，加入一定量的貴金屬三氯化釕進行前驅體表面活化，將氫氧化鎳漿料不經過過濾洗滌，直接加入壓力容器中進行液相氫還原，控制一定的溫度、壓力，待反應一定時間后液固分離、洗滌，將固相在烘箱中烘干轉入氫氣還原爐中于300-500℃之間還原一定時間得到超細鎳粉。本發明的優點是采用液固相聯合還原的方法，弱化了傳統的高溫高壓氫還原條件，工業上容易大規模生產，同時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，制備的超細鎳粉的平均粒徑小于2微米。
文檔編號B22F9/26GK101797650SQ201010152320
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月22日 優先權日2010年4月22日
發明者昝林寒, 李博捷, 汪云華, 趙家春 申請人:昆明貴金屬研究所