專利名稱：一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法
技術領域：
本發明屬于從鎳礦原料，二次鎳化合物原料制備金屬超細粉末技術，一種通過原料酸溶、粗除雜、精除雜、富集，通過液相還原變成固態，再在PID調節電爐中直接還原制備亞微米級片狀超細鎳粉。
背景技術：
材料超細化后呈現出來的各種優良的理化性能，為新材料的研發和傳統材料及相產產業的技術改造帶來了巨大的發展機遇和市場前景。超細粉末通常又分微米級、亞微米級和納米級粉末。粒徑大于ι μ m的粉末稱微米粉末，粒徑小于1 μ m大于0. 1 μ m稱亞微米粉末，粒徑在此0. 1 μ m 0. 001 μ m (即I-IOOnm)的粉末稱納米材料。超細鎳粉具有極大的體積效應和表面效應，在磁性、內壓、熱阻、光吸收、化學活性等方成表現出許多特殊性質， 目前廣泛用于電子產品、硬質合金、金剛石粘結劑、催化劑、導電漿料，多層陶瓷電容器等許多領域。作為一種新型材料，其用途廣，市場需求量大。目前，制備超細鎳粉的方法主要有羰基鎳熱分解法、電解法、霧化法、加壓氫還原法、液相還原法。這些方法各有優點，但也存在一定的局限性。羰基鎳熱分解法工藝先進， 質量穩定，但存在工藝設備條件嚴格，鎳粉粒度較大，而羰基鎳劇毒，易污染環境，如T255、 T210含碳量高，不符合低碳環保要求等缺點。電解法在工業上廣泛應用，但生產出來的鎳粉粒度較大，且能耗高；加壓氫還原法需要高壓反應設備，成本高，操作復雜。濕化學化沉淀， 操作方便，產品質量較好，被國內外廣泛研究并應用于生產。
發明內容
為了克服上述方法的不足，本發明的目的在于提供一種片狀超細鎳粉的制備方法，制造工藝簡單，方便且環保，適合于工業化生產，其中制備出的鎳粉純度高，粒度小，比表面積大，視密度低，含碳量低，符合國家低碳環保要求，符合電子電器產品ROHS國際標準，能滿足電子、硬質合金，金剛石粘結劑、多層陶瓷電容器，催化劑等許多領域對該鎳粉的要求。本發明的技術方案是通過以下方式實現的一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，以重量百分比計，包括以下步驟1)、制備純氯化鎳溶液；將含鎳原料高溫酸溶解，化學除雜，萃取分離，富集制得氯化鎳溶液；①、鎳原料預處理；將含鎳原料加入濃度為)的硫酸溶液，調整PH值為 0. 5-1、在90°C溫度下反應1小時溶解得硫酸鎳溶液；②、化學粗除雜將硫酸鎳溶液中加入氯酸鈉固體，控制溫度在85 95°C，調節 PH3. 0 4. 0，過濾鐵等雜質；在除鐵后的硫酸鎳液體中加入氟化鈉固體，粗除鈣鎂(Ca、 Mg)，溫度70 95°C，調節PH5 6，氟化鈉加入量為溶液Ca2+，Mg2+質量的4倍，加料完成后攪拌1-3小時，得到硫酸鎳溶液。
③、萃取分離精除雜經化學除雜后的硫酸鎳溶液采用HR2PO4溶劑15-20%萃取， 深度除雜，輔料鹽酸6-8 %、液堿0. 04-0. 06%、磺化煤油80-85 %，除去硫酸鎳溶液中Cu、 Zn、Ca、Mg、Fe 等雜質。④、富集將經上述除雜后的硫酸鎳溶液再用HR2PO3萃取劑25-30%、鹽酸6-8%富集得到含鎳純度為60 90%的氯化鎳溶液。2)、制備碳酸鎳固體取以上制得的純氯化鎳溶液60g/L 90g/L與沉淀劑為碳酸氫銨溶液150g/L 250g/L，經加料裝置分別加入同一反應釜中，控制溫度20-65°C，Ni2+以一定加料方式加入反應釜中，調整PH值為6. 5-8. 5，在Ni2+-NH4+-CL_-H20中進行化學沉淀反應，經過濾洗滌得到碳酸鎳固體。3)、干燥在溫度為120-150°C條件下時間8_12小時干燥制得碳酸鎳粉體。4)、粉碎過篩-325目以下，控制費氏粒徑在0.2-0. 8 μ m之間。5)、還原熱分解將經粉碎的碳酸鎳粉末裝入盒中，置于還原設備PID調節電爐中，以液壓傳動自動推盒，控制溫度為300 700°C，并在氫氣純度為75%、氮氣純度為25% 的氣氛中進行還原熱分解反應，得到亞微米級片狀超細鎳粉。本發明，以純氯化鎳溶液為原料，采用沉淀反應，黃鈉鐵礬法除鐵、氟化鈉粗除鈣鎂、二次萃取分離、超細粉碎，在氫氣和氮氣的還原氣氛下進行反應，最終產品含碳量低，符合目前低碳環保要求。符合電子電器產品國際ROHS標準，生產過程無毒無污染，對環境友好。鈣、鎂的除去率達95%，鎳粉的純度達到99.8%、視密度低，為0. 3-0. 6g/cm3，顆粒形狀為片狀的亞微米級超細鎳粉，能滿足以上許多領域的要求。
圖1 本發明生產氯化鎳溶液工藝流程圖。圖2 本發明中亞微米級片狀超細鎳粉的工藝流程圖。圖3 本發明亞微米級片狀超細鎳粉1000倍掃描電鏡圖。圖4 本發明亞微米級片狀超細鎳粉5000倍掃描電鏡圖。
具體實施例方式一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，以重量百分比計，包括以下步驟1、制取氯化鎳溶液2、制備碳酸鎳固體3、干燥；4、粉碎5、還原熱分解。1、制取氯化鎳溶液由圖1知，本發明片狀超細鎳粉的生產氯化鎳溶液工藝流程圖。1)、鎳原料預處理；在含鎳的原料加入濃度為)硫酸溶液，調整PH值為 0. 5-1、鎳原料可以是礦石、合金鋼或其它含鎳成份的固體。在90°C溫度下反應1小時溶解得硫酸鎳溶液，其化學成份見表一表一硫酸鎳溶液化學成分
權利要求
1.一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，以重量百分比計，其制備工藝和步驟如下1)、制備純氯化鎳溶液；將含鎳原料高溫酸溶解，化學除雜，萃取分離，富集制得氯化鎳溶液；2)、制備碳酸鎳固體取以上制得的純氯化鎳溶液60g/L 90g/L與沉淀劑為碳酸氫銨溶液150g/L 250g/L，經加料裝置分別加入同一反應釜中，控制溫度20-65°C，Ni2+以一定加料方式加入反應釜中，調整PH值為6. 5-8. 5，在Ni2+-NH4+-CL_-H20中進行化學沉淀反應， 經過濾洗滌得到碳酸鎳固體；3)、干燥在溫度為120 150°C條件下時間8 12小時干燥制得碳酸鎳粉體；4)、粉碎過篩-325目以下，控制費氏粒徑在0.2 0. 8 μ m之間；5)、還原熱分解將經粉碎的碳酸鎳粉末裝入盒中，置于還原設備PID調節電爐中，以液壓傳動自動推盒，控制溫度為300 700°C，并在氫氣純度為75%、氮氣純度為25%的氣氛中進行還原熱分解反應，得到亞微米級片狀超細鎳粉。
2.根據權利要求1所述的一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，其特征在于所述的1)中鎳原料預處理是將含鎳原料加入濃度為O 5% )的硫酸溶液，調整PH值為 0. 5 1. 0，在90°C溫度下反應1小時溶解得硫酸鎳溶液。
3.根據權利要求1所述的一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，其特征在于所述的1)中化學粗除雜是將硫酸鎳溶液中加入氯酸鈉固體，控制溫度在85 95°C，調節 PH3.0 4.0，過濾鐵等雜質；在除鐵后的硫酸鎳液體中加入氟化鈉固體，粗除鈣鎂(Ca、 Mg)，溫度70 95°C，調節PH5 6，氟化鈉加入量為溶液Ca2+，Mg2+質量的4倍，加料完成后攪拌1 3小時，得到硫酸鎳溶液。
4.根據權利要求1所述的一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，其特征在于所述的1)中萃取分離精除雜是經化學除雜后的硫酸鎳溶液采用HR2PO4溶劑15 20%萃取， 深度除雜，輔料鹽酸6 8%、液堿0. 04 0. 06%、磺化煤油80-85%，除去硫酸鎳溶液中 Cu、Si、Ca、Mg、Fe 等雜質。
5.根據權利要求1所述的一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，其特征在于所述的1)中富集是將經上述除雜后的硫酸鎳溶液再用HR2PO3萃取劑25 30%、鹽酸6 8% 富集得到含鎳純度為60 90%的氯化鎳溶液。
全文摘要
本發明為一種亞微米級片狀超細鎳粉的制備方法，其制備工藝和步驟為1)、制備純氯化鎳溶液；2)、制備碳酸鎳固體；3)、干燥；4)、粉碎；5)、還原熱分解。本發明以純氯化鎳溶液為原料，采用沉淀反應，黃鈉鐵礬法除鐵、氟化鈉粗除鈣鎂、二次萃取分離、超細粉碎，在氫氣和氮氣的還原氣氛下進行反應，最終產品含碳量低，符合目前低碳環保要求。符合電子電器產品國際ROHS標準，生產過程無毒無污染，對環境友好。鈣、鎂的除去率達95％，鎳粉的純度達到99.8％、視密度低，為0.3-0.6g/cm3，顆粒形狀為片狀的亞微米級超細鎳粉，能滿足以上許多領域的要求。
文檔編號B22F9/30GK102489718SQ20111041662
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者丁家偉, 余泉茂, 孫健, 耿德英, 袁全平, 袁全火 申請人:丹陽市博高新材料技術有限公司