一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法
2023-06-11 05:10:36 2
一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，包括：將失活鎳催化劑溶解到硫酸溶液中，濾除未溶解固體，得到溶液A；用氨水調節溶液A的pH值至1.6～1.8，濾除沉澱，得到溶液B；用氫氧化鋁調節溶液B的pH值至3～4，得到溶液C，加熱溶液C到60～70℃,並保持15～30分鐘，濾除沉澱，得到純硫酸鎳溶液；對純硫酸鎳溶液進行結晶處理，固液分離，固體為硫酸鎳晶體。本發明工藝簡單，操作方便，反應時間短，節約能源，費用低，在實際生產中用廣泛的應用空間。
【專利說明】一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法。
【背景技術】
[0002]目前，在催化加氫化工生產中，常用鎳粉作為催化劑(其中用作催化劑的鎳粉中會含有少量的鐵和鋁)，鎳催化劑在使用一定時間後會失去活性，需要更換新的鎳催化劑。失去活性的鎳催化劑常用來與硫酸反應生成硫酸鎳。但是，由於鎳催化劑中含有鐵和鋁，所以用失活的鎳催化劑製備的硫酸鎳中會含有雜質硫酸鐵和硫酸鋁，影響硫酸鎳的質量和純度。傳統除去硫酸鋁和硫酸鐵的方法是採用重結晶分離硫酸鐵和硫酸鋁。該方法操作複雜，分離效果不理想。
【發明內容】
[0003]本發明設計開發了一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法。其通過加入氨水和氫氧化鋁去除硫酸鋁中的硫酸鋁和硫酸鐵，從而得到高純度的硫酸鎳。
[0004]本發明提供的技術方案為:
[0005]一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，包括:
[0006]步驟1、將失活鎳催化劑溶解到硫酸溶液中，濾除未溶解固體，得到溶液A ;
[0007]步驟2、用氨水調節溶液A的pH值至1.6~1.8，濾除沉澱，得到溶液B ；
[0008]步驟3、用氫氧化鋁調節溶液B的pH值至3~4，得到溶液C，加熱溶液C到60~700C，並保持15~30分鐘，濾除沉澱，得到純硫酸鎳溶液；
[0009]步驟4、對純硫酸鎳溶液進行結晶處理，固液分離，固體為硫酸鎳。
[0010]優選的是，所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法中，所述步驟I中失活的鎳催化劑與硫酸溶液中的硫酸物質的量比為1:1~1.5。
[0011]優選的是，所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法中，所述步驟I中，溶液A加熱到80~100°C中任意一個溫度，並保持30分鐘。
[0012]優選的是，所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法中，所述步驟2中，用氨水調節溶液A的pH值至1.6~1.8，加熱至85~95°C，並保持15~25分鐘，濾除沉澱，得到溶液B。
[0013]優選的是，所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法中，所述步驟4中，對純硫酸鎳溶液進行結晶處理，固液分離，用蒸餾水清洗固體5次，固體為硫酸鎳。
[0014]優選的是，所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法中，所述步驟4中，對純硫酸鎳溶液進行結晶的具體過程為:
[0015]對純硫酸鎳溶液加熱，當純硫酸鎳溶液的濃度為55.1 %時，停止加熱，冷卻至室溫，固液分尚。
[0016]優選的是，所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法中，所述步驟4中，對純硫酸鎳溶液加熱，當純硫酸鎳溶液中出現晶體時，停止加熱，冷卻至室溫，固液分離。[0017]本發明針對目前以失活鎳催化劑為原料，製備高純度硫酸鎳的方法中存在的缺陷，設計了一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法。第一、本發明通加入氨水和氫氧化鋁，以及控制溶液溫度和酸鹼度來去除硫酸鎳中的硫酸鐵和硫酸鋁，本方法能完全除去硫酸鎳中的雜質硫酸鋁和硫酸鐵，製備得到高純度的硫酸鎳晶體，且鎳回收率高，經本方法製備得到的硫酸鎳可直接作為電解鎳的原料；第二、本發明中分離出來的氫氧化鋁和氨黃鐵礬純度高，可以用於其他化工產業。本發明工藝簡單，操作方便，反應時間短，節約能源，費用低，在實際生產中用廣泛的應用空間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0020]實施例1、一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法
[0021]如圖1所示，包括:
[0022]步驟1、將失活鎳催化劑溶解到硫酸溶液中，得到溶液A，加熱溶液至沸騰，並保持30分鐘，其中失活的鎳催化劑與硫酸溶液中的物質的量比為1:1~1.5 ;具體操作為:
[0023]稱取失去活性的鎳催化劑500.0g(以氧化鎳含量按95.6%計)，根據氧化鎳與硫酸反應的化學計量比1:1 (硫酸過量1% )加40%硫酸1600.0g,將稱取的失活的鎳催化劑加入到硫酸溶液中，製備得到溶液A，加熱器加熱溶液A至沸騰並保持微沸30min，關閉加熱器停止加熱，濾除未溶解的固體失活的固體，鎳催化劑中的氧化鎳、氧化鐵、氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鎳、硫酸鐵、硫酸鋁，化學反應方程式:
[0024]NiCHH2SO4 = NiS04+H20
[0025]Fe203+3H2S04 = Fe2 (SO4) 3+3H20
[0026]A1203+3H2S04 = Al2 (SO4) 3+3H20
[0027]步驟2、用氨水調節溶液A的pH值至1.6~1.8，加熱至85~95°C，並保持15~25分鐘，濾除沉澱，得到溶液B ;具體操作為:
[0028]開啟攪拌器攪拌溶液A，用氨水調節溶液A的pH值至1.6~1.8(用酸度計測定溶液的pH)，氨水與硫酸反應生成硫酸銨，開啟加熱器加熱溶液A至85~95°C，關閉攪拌器停止攪拌，保溫20min，關閉加熱器停止加熱，在此條件下，溶液中硫酸銨、硫酸鐵與水發生水解反應生成黃鐵礬沉澱，將硫酸鐵從溶液A中沉澱出來，得到液體B，達到分離硫酸鐵的目的，化學反應方程式:
[0029]2NH3+H2S04 = (NH4) 2S04
[0030](NH4) 2S04+3Fe2 (SO4) 3+12H20 = (NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12 I +6H2S04
[0031]步驟3、用氫氧化鋁調節溶液B的pH值至3~4，得到溶液C，加熱溶液C到60~700C，並保持15~30分鐘，濾除沉澱，得到純硫酸鎳溶液；具體操作為:
[0032]開啟攪拌器攪拌溶液B，將溶液B的pH值用氫氧化鋁調節為3~4(用酸度計測定溶液的pH)，得到溶液C，氫氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁，開啟加熱器加熱溶液C，溫度控制在60~70°C，關閉攪拌器停止攪拌溶液C，在此溫度下保溫20min，溶液C中的硫酸鋁與水發生水解反應生成氫氧化鋁沉澱，使得硫酸鋁從溶液C中沉澱出來，從而達到分離鋁的目的，濾除沉澱，得到純硫酸鎳溶液，化學方程式:
[0033]2A1 (OH) 3+3H2S04 = Al2 (SO4) 3+3H20
[0034]Al2 (SO4) 3+3H20 = 2A1 (OH) 3 I +3H2S04
[0035]步驟4、對純硫酸鎳溶液加熱，當純硫酸鎳溶液的濃度為55.1 %時，停止加熱，冷卻至室溫，固液分離，用蒸餾水清洗固體5次，固體為硫酸鎳；具體操作為:
[0036]開啟加熱器加熱純硫酸鎳溶液至沸騰，當純硫酸鎳溶液的濃度為55.1%時，關閉加熱器停止加熱，將溶液冷卻至室溫，硫酸鎳從溶液中結晶出來，過濾出晶體，用蒸餾水清洗晶體5次,晶體為硫酸鎳晶體。
[0037]或者:對純硫酸鎳溶液加熱，當純硫酸鎳溶液中出現晶體時，停止加熱，冷卻至室溫，固液分離，用蒸餾水清洗固體5次，固體為硫酸鎳；具體操作為:
[0038]開啟加熱器加純硫酸鎳溶液至沸騰，當純硫酸鎳溶液的液面出現晶膜時，關閉加熱器停止加熱，開啟攪拌器攪拌純硫酸鎳溶液，使晶膜分散到純硫酸鎳溶液中作為晶核，關閉攪拌器停止攪拌純硫酸鎳溶液，將溶液冷卻至室溫，硫酸鎳從溶液中結晶出來，過濾出晶體，用蒸餾水清洗晶體5次，晶體為硫酸鎳晶體。
[0039]實施例2、硫酸鎳純度檢測
[0040]1、測定硫酸鐵 含量
[0041]1.1、繪製標準曲線
[0042]配製三氧化二鐵標準貯存溶液:稱取0.5000g三氧化二鐵(市售，99.99 % )預先在600°C灼燒2h後，置於250mL燒杯中，加少許蒸餾水溼潤，沿杯壁加入(1+1)鹽酸40mL (市售鹽酸與水等體積混合)，蓋上表面皿，加熱至完全溶解，冷卻，移入1000mL容量瓶中，用蒸餾水洗淨燒杯，並以蒸餾水稀釋至刻度，混勻，ImL三氧化二鐵標準貯存溶液含0.5mg三氧化二鐵。
[0043]三氧化二鐵標準溶液:用50mL移液管準確移取50.0OmL三氧化二鐵標準貯存溶液至250mL容量瓶中，以蒸餾水稀釋至刻度，混勻，ImL三氧化二鐵標準溶液含三氧化二鐵0.1mg0
[0044]用移液管分別移取0.0OmLU.0OmL,2.0OmL,3.0OmL,4.0OmL,5.0OmL 和 6.0OmL 三
氧化二鐵標準溶液，分別置於?只IOOmL容量瓶中。容量瓶標號分別為0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#。向各容量瓶中分別加入蒸餾水稀釋溶液至40mL左右。每隻容量瓶中分別加入1%鹽酸羥胺溶液10mL、乙酸-乙酸鈉緩衝溶液(pH = 4.9) IOmL和0.25%鄰二氮菲溶液10mL。每加一種試劑均需混勻。再向各容量瓶加入蒸餾水至刻度混勻。以標號0#溶液作為參比溶液，比色皿厚度為1cm，用分光光度儀在波長510nm處分別測定標號1#、2#、3#、4#、5#、6#溶液的吸光度。以三氧化二鐵的濃度(單位mg/mL)為橫坐標、吸光度(A)為縱坐標繪製標準曲線，數據見表1。
[0045]表1三氧化二鐵標準曲線數據表
[0046]
【權利要求】
1.一種利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，包括: 步驟1、將失活鎳催化劑溶解到硫酸溶液中，濾除未溶解固體，得到溶液A ; 步驟2、用氨水調節溶液A的pH值至1.6~1.8，濾除沉澱，得到溶液B ； 步驟3、用氫氧化鋁調節溶液B的pH值至3~4，得到溶液C，加熱溶液C到60~70°C，並保持15~30分鐘，濾除沉澱，得到純硫酸鎳溶液； 步驟4、對純硫酸鎳溶液進行結晶處理，固液分離，固體為硫酸鎳晶體。
2.如權利要求1所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，所述步驟I中失活鎳催化劑與硫酸溶液中的硫酸的物質的量比為1:1~1.5。
3.如權利要求1所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，所述步驟I中，溶液A加熱到80~100°C中任意一個溫度，並保持30分鐘。
4.如權利要求1所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，所述步驟2中，用氨水調節溶液A的pH值至1.6~1.8，加熱至85~95°C，並保持15~25分鐘，濾除沉澱，得到溶液B。
5.如權利要求1所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，所述步驟4中，對純硫酸鎳溶液進行結晶處理，固液分離，用蒸餾水清洗固體5次，固體為硫酸鎳晶體。
6.如權利要求1所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，所述步驟4中，對純硫酸鎳溶液進行結晶的具體過程為: 對純硫酸鎳溶液加熱，當純硫酸鎳溶液的濃度為55.1 %時，停止加熱，冷卻至室溫，固液分離。
7.如權利要求1所述的利用失活鎳催化劑製備高純度硫酸鎳的方法，其特徵在於，所述步驟4中，對純硫酸鎳溶液加熱，當純硫酸鎳溶液中出現晶體時，停止加熱，冷卻至室溫，固液分離。
【文檔編號】C01G53/10GK103922428SQ201410182639
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月30日 優先權日:2014年4月30日
【發明者】邸萬山 申請人:遼寧石化職業技術學院