Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

СУЛЬФАТ НИКЕЛЯ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Никель образует два основных окисла: закись никеля NiO и окись никеля №гб3 и соответствующие им гидроокиси. Гидрат за­киси никеля Ni(OH)2 образуется в виде светло-зеленого осадка при действии щелочей на растворы солей двухвалентного никеля. При нагревании теряет воду и переходит в закись никеля серо-зеленого цвета. Степень гидратации является важным свойством гидрата закиси никеля, особенно в связи с применением его для изготовле­ния анодной массы щелочных аккумуляторов — степенью гидрата­ции определяется структура и электрохимические свойства анодной массы. Вода в гидрате имеет две формы связи — молекулярную и гидроксильную. По мере обезвоживания возрастает удельная по­верхность и пористость гидрата1. Гидрат окиси никеля Ni(OH)3, имеющий черно-бурый цвет, образуется при окислении Ni(OH)2. В водных аммиачных растворах растворимость Ni(OH)2 при 20° равна 2,35 г Ni при концентрации 36,4 г/л NH3 и 14,5 г/л Ni при 193 г/л NH3 2.

При взаимодействии 0,2 н. раствора №С12 с 2 н. щелочными смесями, содержащими NaOH и менее 50% Na2C03, образуются суспензии гидрата закиси никеля, характеризующиеся интенсив­ным уменьшением рН раствора (на 1 —1,8 за 24 ч). Старение осад­ка сопровождается уменьшением количества щелочи в растворе и превращением карбоната в бикарбонат за счет обмена ионов ОН" Раствора на ионы С03~> адсорбированные осадком3. О старении основных карбонатов никеля см. 4~7.

Основной карбонат никеля является промежуточным продуктом при аммиачном выщелачивании никелевых руд. Предварительно РУДЫ подвергают восстановительному обжигу. Выщелачивание производят водным раствором аммиака, содержащим карбонат аммония, в присутствии кислорода. После выщелачивания из раствора отгоняют аммиак, в результате чего осаждается основной карбонат никеля, который подвергают обжигу8.

С окисью углерода никель образует жидкое летучее соедине­ние— тетракарбонил никеля Ni(CO)4, которое при нагревании раз­лагается с выделением металлического никеля. На этом основан один из способов извлечения никеля из некоторых продуктов пер­вичной переработки руд, в которых основная масса никеля нахо­дится уже в виде металла.

Сульфат никеля NiS04 кристаллизуется из водных растворов при температурах от —3,15 до 31,5° в виде NiS04-7H20— никеле­вого купороса, кристаллы которого имеют форму ромбических призм изумрудно-зеленого цвета. При выветривании купороса на воздухе, а также при кристаллизации из водных растворов при температуре от 31,5 до 53,6° образуется a-NiS04-6H20 синеватого цвета; в интервале 53,6—99° кристаллизуется |3-NiS04-6H20 зеле­ного цвета. При более высоких температурах образуются метаста - бильные кристаллогидраты с меньшим числом молекул воды (от 5 до 2) и стабильный NiS04-H20 с точно не установленными тем­пературами превращения вследствие затруднений, обусловленных образованием сильно пересыщенных растворов. Выше 280° сульфат никеля обезвоживается. NiS04 устойчив до 800°, а выше этой тем­пературы разлагается с выделением SO39. Насыщенный водный раствор содержит при 0° — 21,4%, при 99° —43,4 NiS04.

Обычно при кристаллизации охлаждением насыщенного рас­твора вначале выделяется шестиводный сульфат никеля, а затем образуется некоторое количество семиводного. Соотношение между ними зависит от температуры начала и конца кристаллизации, а также от скорости перехода одной формы сульфата в другую. При Быстрой кристаллизации из концентрированных растворов полу­чается продукт приблизительного состава NiSO^ • 6,2Н20, при мед» ленной кристаллизации — NiS04 • 6,5НгО 10.

При взаимодействии растворов сульфата никеля и едкой ще­лочи выделяются осадки осноеных сульфатов никеля, состав кото­рых зависит от концентрации растворов. При добавлении 0,1 н. раствора NaOH к растворам NiS04 с концентрацией, меньшей 0,1 М, образуется осадок гидрата закиси никеля; в интервале концен­траций А, 1—М NiS04 осаждается 3NiS04-4Ni(0H)2, а при еше больших концентрациях NiS04 вначале выделяется 3NiS04 • »2Ni(OH)2, постепенно переходящий в 3NiS04 • 4Ni (ОН) 2 п - По другим данным12, при приливании раствора NaOH к раствору NiS04 образуется осадок NiS04-4Ni(0H)2, а при обратном по­рядке сливания растворов — NiS04 • 5Ni (ОН)2. Четырехосновной сульфат никеля неустойчив в воде и растворах NaOH и переходит В Nl(OH)2.

В системе NiS04—H2S04—Н20 существуют13 комплексные ионы [Ni(S04)2]2~. Никельаммонийсульфат Ni(NH4)2(S04)2, обра­зуется при подкислеиии серной кислотой аммиачного раствора суль­фата никеля от рН = 7,1 8 до рН ж 4 при 55—60°. В присутствии в растворе также кобальта при снижении рН до 6,2 выделяется почти весь никель (практически свободный от кобальта) в виде Ni(NH4)2(S04)2. При снижении рН оставшегося раствора до 4 вы­деляется остальной никель и почти весь кобальт в виде Ni(NH4)2(S04H и CO(NH4)2(SC>4)214..

В системе NiS04—C0SO4—Н20 образуются смешанные кри­сталлы; при 20° в ряду смешанных кристаллов имеется разрыв 15.

В системе NiS04—Na2S04 образуются твердые растворы в ши -

F

OKoft области со стороны сульфата натрия и три двойные соли: Na2S04 • NiS04, Na2S04 • NiS04 и Na2S04 • 3NiS04. Имеются две эв­тектики: при 41% NiS04 — 671° и при 55% NiS04 — 700°|6.

ПРИМЕНЕНИЕ

Никелевый купорос применяют главным образом в гальвано­технике при никелировании металлов, для изготовления аккумуля­торов, для производства твердых сплавов, в жировой и парфюмер­ной промышленности, для изготовления катализаторов и пр. В смеси с другими препаратами его используют в качестве фун­гицида 17.

Технический никель сернокислый выпускают трех марок: НС-0 для производства реактивов, НС-1 с Государственным зна­ком качества и НС-1 для никелирования, аккумуляторной, жиро­вой и парфюмерной промышленности. Согласно ГОСТ 2665—73, сульфат никеля должен содержать не менее 20,6% никеля вместе с кобальтом, а при отсутствии последнего не менее 20,3% никеля. Допустимые количества примесей указаны в табл. 48.

ТАБЛИЦА 48

Максимально допустимые количества примесей в техническом сульфате никеля, %

Марка

Со

РЬ

Zn

Fe

Си

Са

Mg

С1

1 Нераство­римый остаток

Нс-о

0,2

0,001

0,004

0,001

0,001

0,08

0,03

0,01

0,03

НС-1 с Гос. зн.

0,001

0,002

0,002

0,2

0,03

0,1

0,05

Кач.

НС-1

—-

0,002

0,003

0,003

0,2

0,03

0.1

0,05

В сульфате никеля марки НС-0 содержание Са, Mg, Na и К в сумме не должно превышать 0,3%; в продукте для аккумуляторной промышленности должно быть меньше 0,02% магния, а для никели­рования— меньше 0,004% цинка.

ПОЛУЧЕНИЕ НИКЕЛЕВОГО КУПОРОСА РАСТВОРЕНИЕМ НИКЕЛЯ В СЕРНОЙ КИСЛОТЕ

Небольшие количества технического сульфата никеля изготов­ляют растворением металлического никеля в серной кислоте, к ко­торой добавлено немного азотной кислоты. На 1 кг металлического никеля берут 5 кг 33—35%-ной серной кислоты и 120—150 г азот­ной кислоты (100%). Реакция идет при нагревании паром до 60°. Полученный раствор сульфата никеля, отделенный от нерастворив - шегося остатка, в случае необходимости подвергают очистке от примесей железа и меди. Медь может быть вытеснена из раствора порошком металлического никеля, а железо после этого выде­ляется в виде гидрата окиси действием черного гидрата никеля (смесь гидратов 2, 3 и 4-валентного никеля) или зеленого гидрата никеля (основной карбонат никеля) в присутствии кислорода воз­духа. Полученный раствор сульфата никеля подвергают кристал­лизации обычными способами.

Примеси железа и меди могут быть отделены от раствора NiS04 ступенчатым осаждением гидроокисей аммиаком с отделе­нием осадка гидроокиси железа при рН = 3 и гидроокиси меди при рН = 4,5. Осаждение гидроокисей облегчается при введении перед каждой ступенью нейтрализации затравки соответствующей гидро­окиси 18. Разработан метод очистки раствора NiS04 от примесей железа и меди противоточной экстракцией; экстрагентом является Ni-мыло 19.

Очистка раствора NiS04 от ионов цинка может быть осущест­влена анионообменным методом с применением смолы — вофатита MD. Предварительно ее обрабатывают сероводородом для насы­щения ионами S2"; при обработке под давлением 19 ат концентра­ция серы достигает 0,58 г на 100 мл смолы. В результате ионного обмена при рН = 3,2 протекает реакция:

S-вофатит + Zn2+ + SO^~ = ZnS + SC^~ + вофатит

При этом 80—90% выделяющегося сульфида цинка задержи­вается в свободном объеме ионообменной колонны, равном 60— 70% от объема смолы. Остальное количество ZnS улавливается не­полярным фильтром — вофатитом F20.

Ионообменные смолы могут быть также использованы для очистки раствора NiS04, полученного из отработанных катализато­ров. Предварительно смолу обрабатывают щелочью. При пропу­скании через такую смолу кислого водного раствора, содержащего ионы Fe3+ и Ni2+, в результате ионного обмена рН раствора повы­шается до 3—5 и из раствора выделяется только железо. Наиболее эффективно Fe3+ отделяется при рН = 4,5. Такая величина рН до­стигается при обработке щелочных смол раствором NH4CI21,

Очистка растворов NiS04 при помощи ионообменных смол яв­ляется, по-видимому, наиболее эффективной.

Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Получение двуокиси хлора из хлорита натрия

При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит обра­зование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …

Схемы с двухступенчатой аммонизацией

На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро - фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из кото­рого она непрерывно …

СУЛЬФАТ АММОНИЯ

Физико-химические свойства Сульфат аммония (NH4)2S04 — бесцветные кристаллы ромбиче­ской формы с плотностью 1,769 г/см3. Технический сульфат аммо­ния имеет серовато-желтоватый оттенок. При нагревании сульфат аммония разлагается с потерей аммиака, превращаясь в …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.