專利名稱：高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法
技術領域：
本發明涉及化工領域，具體地說是用金屬粉與氨基磺酸直接反應，生產金屬氨基磺酸鹽高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法。
背景技術：
各種金屬(鎳、鈷、銅、鉻等)氨基磺酸鹽廣泛地用于電鍍工業中，它與一般的硫酸可卡因、氯化物、氰氫酸和硅氟化物電鍍液相比，具有操作簡單、易控、沉積速度快、毒性小及腐蝕低等特點，而且電鍍產品光澤美觀內應力小，其晶粒結構和延展性能都十分優良。特別是氨基橫酸鎮(分子式Ni (NH2SO3)2 英文名Nickel sulfamate, CAS : 13770-89-3,EINECS :237-396-1,物化性質透明深綠色溶液)濃縮液是近年來國際上發展較快的一種·電鍍鎳主鹽，能獲得比傳統的硫酸鎳鍍液機械性能更優良的金屬鍍層，因其內應力低、沉積速度快，而在汽車、摩托車、冶金、電子、鎳網、鋁合金等行業得到了廣泛應用。隨著科技發展，對氨基磺酸鎳(NICKEL SULFAMATE SOLUTION)的濃度、純度要求越來越高，質量好的氨基磺酸鎳濃縮液無需任何添加劑就能產生低應力之鍍層，如配合添加劑的使用，則能得到外觀更佳，內應力更低的鍍層。氨基磺酸鎳主要生產方法為(陳兆斌，陳淑麗，薛鵬沖《氨基磺酸鎳制備的研究》精細化工2011 18 (9)) :1、用鎳粉制氨基磺酸鎳；2、由碳酸鎳制氨基磺酸鎳；3、由氫氧化鎳制氨基磺酸鎳。4、萃取法。目前大多采用碳酸鎳和氫氧化鎳制備氨基磺酸鎳，而碳酸鎳又是由金屬鎳與強酸反應后，再與碳酸銨反應制成。氫氧化鎳則是金屬鎳與氫氧化鈉反應后制成。中國專利200710146350. 9 —種用含鎳物料萃取轉型生產鎳鹽的方法，涉及一種在鎳鹽產品制備過程中使用硫酸鎳介質溶液萃取轉型技術。特別是對氯化鎳和氨基磺酸鎳的制備。將凈化后的硫酸鎳溶液用P2tl4萃取劑萃取，使主金屬鎳進入有機相，再以不同的酸溶液反萃有機相，將鎳轉型為其它鎳鹽溶液，再經過深度除雜、蒸發結晶等工序生產成為其它鎳鹽產品。中國專利201010573261.4，《萃取法制備氨基磺酸鎳工藝》將高冰鎳經二段逆流浸出液經萃雜萃取除去雜質后的萃余液作為原液，在與特定比例的有機相和氫氧化納溶液形成的鈉皂發生萃取反應；負載有機相經酸洗后，用氨基磺酸做反萃劑制得氨基磺酸鎳溶液。此溶液經蒸發濃縮離心等工序后，產出氨基磺酸鎳成品。由此可見氨基磺酸鎳的生產過程中，直接或間接地使用了強酸或強堿，雖然反應速度快，導致氨基磺酸鎳雜質增多；為提高產品質量，不得不采用各種手段除雜，使得生產過程更加繁鎖，成本加大。直接用鎳粉與氨基磺酸反應，生產氨基磺酸鎳無疑是一種既簡單、產品純度又高的方法，但是由于鎳和氨基磺酸鎳的特性，其反應速度極慢，幾乎無法察覺，事實上無法應用。為解決這個問題，有人采用過氧化氫作為引發劑，在不斷加入過氧化氫的同時將氨基磺酸、金屬粉與水混合制備氨基磺酸鎳。
中國專利200410025138. 3《一種氨基磺酸鎳的制備方法》在金屬鎳與氨基磺酸直接反應中，加入一種引發劑，引發劑加入量為金屬鎳重量的O. 5-10wt%，金屬鎳氨基磺酸水=I 3 4 7 8，處于攪拌狀態中再緩慢加入H2O2，使當量鎳完全反應。引發劑為鹽酸、硫酸或磷酸。由此可見，單純滴加過氧化氫，反應效果也不是十分理想，不得不在反應過程中加入鹽酸、硫酸或磷酸促進反應，這樣又產生了雜質。
發明內容
本發明的目的是，為了解決直接用金屬粉和氨基磺酸制備氨基磺酸鹽反應慢的問題，而提供一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，用于生產高純度金屬氨基磺酸鹽。一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，將過量的金屬粉、氨基磺酸粉加入帶研磨裝置的密閉反應罐中，通入40-60°C純水,加高壓氧氣至反應壓力為O. 5至I標準大氣 壓，邊攪拌邊研磨反應，反應充分后，過濾得金屬氨基磺酸鹽液；所述的金屬粉為鎳粉或鈷粉；平均粒徑為小于lOOnm。優選地是將金屬粉、氨基磺酸粉加入帶研磨裝置的反應罐中，攪拌研磨后，再通入熱純水；
所述的鎳粉、氨基磺酸粉和純水的重量比為O. 5-2 1:4-6。所述的純水溫度為60°C。所述的研磨裝置是在滾桶式密閉反應罐中加入了氧化鋯球或瑪瑙球。本發明采用金屬粉平均粒度小于lOOnm，過量的金屬粉與氨基磺酸，通入40_60°C純水，高壓氧氣的參與下，在帶研磨裝置的滾桶式密閉反應罐中，邊研磨邊攪拌進行反應，過濾后得氨基磺酸鹽液，濃度最高可達180g/L (按金屬量計)，回收濾渣(金屬粉)可重新利用。氨基磺酸鎳和氨基磺酸鈷，由于原料簡單，生產過程中，沒有加強酸、堿等引發劑，無其他雜離子污染，氨基磺酸鹽的純度只受金屬粉和氨基磺酸純度影響；金屬粉的平均粒度越小，產率越高，硫酸根小于600ppm，鈉離子以及其他金屬離子含極低，常規方法檢測不到。
圖I為本發明的制備氨基磺酸鹽的密閉式反應裝置剖面示意圖。圖2為本發明的制備氨基磺酸鹽的密閉式反應裝置灌蓋的放大剖面示意圖。
具體實施例方式實施例I
鎳粉、氨基磺酸粉和純水按重量O. 5 : I :4-6比例，加熱純水至40-60°C，將鎳粉、氨基磺酸粉和純水，加入裝有磨球(氧化鋯球或瑪瑙球)的滾桶式密閉反應罐內，加高壓氧氣至反應壓力為O. 5至I標準大氣壓，研磨攪拌反應90分鐘后，過濾反應液得氨基磺酸鎳溶液。加熱蒸發后可得氨基磺酸鎳晶體。所述的鎳粉平均拉徑小于lOOnm。實施例2
鎳粉、氨基磺酸粉和純水按重量I. O : I :4-6比例，將鎳粉和氨基磺酸粉，加入裝有磨球(氧化鋯球或瑪瑙球)的密閉反應罐內，攪拌球磨90分鐘，加入40-60°C純水，加高壓氧氣至反應壓力為O. 5至I標準大氣壓，研磨攪拌反應90分鐘后，過濾反應液得氨基磺酸鎳溶液。加熱蒸發后可得氨基磺酸鎳晶體；所述的鎳粉平均拉徑為50-100nm。實施例3
鎳粉、氨基磺酸粉和純水按重量I. 5 I :4-6比例，加熱純水至40-60°C，將鎳粉、氨基磺酸粉和純水，加入裝有磨球(氧化鋯球或瑪瑙球)的反應罐內，磨球的總體積為純水體積的一半，加高壓氧氣至反應壓力為O. 5至I標準大氣壓，球磨攪拌反應90分鐘后，過濾反應液得氨基磺酸鎳溶液。加熱蒸發后可得氨基磺酸鎳晶體。所述的鎳粉平均拉徑為50-100nm。實施例4
請參閱圖1、2，制備氨基磺酸鹽的密閉式反應裝置，該裝置包括反應罐本體3、橫杠7、支撐架I、罐蓋5，本體I為圓形，橫杠7與反應罐本體3成一體，橫杠7固定在支撐架3上， 罐蓋5在反應罐本體3 —端頂部，橫杠與驅動裝置相連接，反應罐本體3內裝有固定的梳子式扒犁攪拌裝置4，本體3還設有帶閥的壓縮空氣口 9、帶閥的加水口 8，罐蓋內設有過濾裝置；反應罐內還裝有氧化鋯球2 ;所述的罐蓋5設有放料用的帶閥出料口 51，過濾裝置為兩層篩網52中間夾有濾布53。實施例5
參見附圖1、2，打開蓋5，按重量份，將鎳粉O. 5-2份和干粉氨基磺酸I份，倒入反應罐內，蓋上罐蓋5，電機驅動橫杠7帶動反應罐本體3轉動，梳子式扒犁攪拌裝置4、氧化鋯球2也隨之轉動，攪拌研磨90分鐘，從進水口 8加入60°C熱純水4-6份，關閉進水口 8，在密閉的反應罐內再攪拌90分鐘；所述的鎳粉平均拉徑為50-100nm。從壓縮空氣口 9，注入壓縮空氣，打開出料口 51，反應物通過罐蓋5的過濾裝置過濾后，氨基磺酸鎳濃縮液從出料口 51流出，得氨基磺酸鎳溶液。所述的鎳粉平均拉徑為50_100nm。實施例6
參見附圖1、2，打開蓋5，按重量份，將鎳粉O. 5-2份和干粉氨基磺酸I份，倒入反應罐內，蓋上罐蓋5，電機驅動橫杠7帶動反應罐本體3轉動，梳子式扒犁攪拌裝置4、氧化鋯球2也隨之轉動，攪拌研磨90分鐘，從進水口 8加入60°C熱純水4-6份，關閉進水口 8，在密閉的反應罐內再攪拌90分鐘；所述的鎳粉平均拉徑為50-100nm。從壓縮空氣口 9，注入壓縮空氣，打開出料口 51，反應物通過罐蓋5的過濾裝置過濾后，氨基磺酸鎳濃縮液從出料口 51流出，得氨基磺酸鎳溶液。實施例7
參見附圖1、2，鎳粉(氫還原方法生產；粒度lOOnm，雜質指標，純度等滿足GB-T19588-2004納米鎳粉要求)，打開蓋5，將720公斤鎳粉和2355公斤干粉氨基磺酸，倒入反應罐內，蓋上罐蓋5，電機驅動橫杠7帶動反應罐本體3轉動，梳子式扒犁攪拌裝置4、氧化鋯球2也隨之轉動，攪拌研磨90分鐘，從進水口 8加入60°C熱純水7200公斤，關閉進水口8，加氧氣至罐內壓力至I個大氣壓，在密閉的反應罐內再攪拌研磨90分鐘；所述的鎳粉平均拉徑為50-100nm。從壓縮空氣口 9，注入壓縮空氣，打開出料口 51，反應物通過罐蓋5的過濾裝置過濾后，氨基磺酸鎳濃縮液從出料口 51流出，得氨基磺酸鎳溶液。收集濾渣(鎳粉)，可用于下次生產，重新利用。
用鈷粉和氨基磺酸生產氨基磺酸鈷的方法同實施例1、2、3、5、6和7。上述實施例生產的氨基磺酸鎳和氨基磺酸鈷，由于原料簡單，生產過程中，沒有加強酸、堿等引發劑，無其他雜離子污染，氨基磺酸鹽的純度只受金屬粉和氨基磺酸純度影響；反應速度快、工藝流程短、純度高。硫酸根小于600ppm、鈉離子以及其他金屬離子含極低，常規方法檢測不到。金屬粉粒度平均 粒度小于lOOnm，粒度越小，反應時間越短，氨基磺酸鹽的質量越好。采用過量的金屬粉，控制純水的比例，在高壓氧氣的參與下，和氨基磺酸反應，過濾后得氨基磺酸鹽液，最高可達180g/L (按金屬量計)，回收濾渣(金屬粉)可重新利用。
權利要求
1.一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，其特征在于將過量的金屬粉、氨基磺酸粉加入帶研磨裝置的密閉反應罐中，通入40-60°C純水，加高壓氧氣至反應壓力為O. 5至I標準大氣壓，邊攪拌邊研磨反應，反應充分后，過濾得金屬氨基磺酸鹽液；所述的金屬粉為鎳粉或鈷粉；平均粒徑為小于lOOnm。
2.根據權利要求I所述的一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，其特征在于金屬粉、氨基磺酸粉加入帶研磨裝置的反應罐中，攪拌研磨后，再通入熱純水。
3.根據權利要求I所述的一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，其特征在于所述的鎳粉、氨基磺酸粉和純水的重量比為O. 5-2 1:4-6。
4.根據權利要求I所述的一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，其特征在于所述的純水溫度為60°C。
5.根據權利要求I所述的一種高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，其特征在于所述的研磨裝置是在滾桶式密閉反應罐中加入了氧化鋯球或瑪瑙球。
全文摘要
本發明公開了高純度金屬氨基磺酸鹽快速生產方法，采用過量的金屬粉與氨基磺酸，金屬粉平均粒度小于100nm，通入40-60℃純水，高壓氧氣的參與下，在帶研磨裝置的滾桶式密閉反應罐中，邊研磨邊攪拌進行反應，過濾后得氨基磺酸鹽液，濃度最高可達180g/L(按金屬量計)，回收濾渣(金屬粉)可重新利用。氨基磺酸鎳和氨基磺酸鈷，由于原料簡單，生產過程中，沒有加強酸、堿等引發劑，無其他雜離子污染，氨基磺酸鹽的純度只受金屬粉和氨基磺酸純度影響；受金屬粉的平均粒度越小，產率越高，硫酸根小于600ppm，鈉離子以及其他金屬離子含極低，常規方法檢測不到。
文檔編號C01B21/096GK102887491SQ20121040348
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者呂文廣, 鄭景宜, 呂鉑頣, 鄭玉琪, 唱祺, 陳澤哲 申請人:吉林市弗蘭達科技股份有限公司