一種大fsss粒徑鎳粉及其製備方法

2023-07-02 00:36:36 3

專利名稱：一種大fsss粒徑鎳粉及其製備方法
技術領域：
本發明屬於冶金技術領域，尤其涉及一種大FSSS粒徑鎳粉製備方法和鎳粉。
背景技術：
目前，合金材料、粉末冶金要求鎳粉的FSSS粒徑大，D50粒徑小，分布窄。一般採用INCO公司生產的T123羧基鎳粉，但羧基法有毒。電解法生產的鎳粉雖粒徑大，但電耗大成本高。有人用熱解還原製備鎳粉的方法，製備的鎳粉FSSS大，但D50粒徑太大，分布也不是很均勻。

發明內容
有鑑於此，本發明實施例提供一種大FSSS粒徑、小D50粒徑，分布均勻且環境友好、成本低廉的鎳粉製備方法。本發明是這樣實現的，一種大FSSS鎳粉製備方法，包括如下步驟在溫度為50_60°C，pH值為I. 5-3. O條件下，將草酸銨和氯化鎳反應10-30分鐘，
得到草酸鎳沉澱；將該草酸鎳沉澱進行閃蒸乾燥破碎，得到草酸鎳前軀體；將該草酸鎳前軀體在溫度為450_550°C條件下還原處理，得到鎳粉前軀體；將該鎳粉前軀體進行渦輪破碎，然後進行氣流破碎，得到鎳粉。本發明實施例進一步提供上述製備方法所製備的鎳粉，FSSS粒徑為3-8微米，D50為8-18微米。本發明實施例製備方法製備的鎳粉，FSSS粒徑大、D50粒徑小，粒徑分布窄，純度高，性能接近INCO公司的T123羧基鎳粉，能夠滿足粉末冶金等性能要求，具有廣闊的應用領域。本發明實施例製備方法，操作簡單，對設備要求低，成本低廉，生產效益高，環境友好，非常適於工業化生產。


圖I是本發明實施例製備方法製備的鎳粉電鏡掃描圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明實施例提供一種大FSSS鎳粉製備方法，包括如下步驟步驟S01，在溫度為50_60°C，pH值為I. 5_3. O條件下，將草酸銨和氯化鎳反應10-30分鐘，得到草酸鎳沉澱；
步驟S02，將該草酸鎳沉澱進行閃蒸乾燥破碎，得到草酸鎳前軀體；步驟S03，將該草酸鎳前軀體在溫度為450_550°C條件下還原處理，得到鎳粉前驅體；步驟S04，將該鎳粉前軀體進行渦輪破碎，然後進行氣流破碎，得到鎳粉。具體地，本發明實施例中所指的大FSSS粒徑是指FSSS粒徑大於3微米以上。具體地，步驟SOl中，使用的草酸銨沒有限制，可以為市售的，也可以為自製的草酸銨，製備方法如下配製100-200g/L的草酸溶液(優選為150g/L)，通入氨水將該草酸溶液pH值調節至4. 0-4. 5，優選為4. 3，得到草酸銨溶液，同時調整草酸溶液溫度60-85°C，優選為70-75 °C。步驟SOl中使用的氯化鎳沒有限制，可以為市售的，也可以為自製的，製備方法如下含鎳的廢料經酸浸出，萃取提純，再用鹽酸反萃得到濃度60-100g/L的氯化鎳溶液。步驟SOl中，草酸銨和氯化鎳在溫度為50_65°C，優選50_60°C，pH值為I. 5-3. 0，優選為I. 5-2. 5，反應10-30分鐘，優選10-15分鐘，得到草酸鎳沉澱，本步驟反應優選在攪拌條件下進行，攪拌速度200-800r/min優選為400-800r/min，反應結束時，將反應溶液的PH值調整至I. 8-2. 3，繼續反應5-30分鐘，使反應後的溶液中上清液的鎳含量小於IOOmg/
し步驟SOl中製備的草酸鎳沉澱的粒徑與草酸銨溫度和pH值，反應溫度和pH值，攪拌速度等相關。草酸銨溫度高沉澱生成的草酸鎳粒徑大；草酸銨溶液中銨根離子與鎳起絡合作用，有利於形成粒徑均勻的草酸鎳沉澱，但草酸銨PH值太高，氨過量係數大，造成浪費和増加後續廢水處理難度；反應溫度高，草酸鎳顆粒容易長大；反應PH值高，草酸鎳成核速度大於顆粒生長速度，容易形成細小顆粒，反應PH值低，草酸鎳生長速度加快，容易導致草酸鎳顆粒變大；攪拌速度快,有利於生成細顆粒草酸鎳；步驟SOl通過選擇上述反應時的參數，保證了所製備的草酸鎳沉澱的顆粒粒徑適中。該反應式表示為(NH4)2C2OJNiCl2 = NiC2O4 I +2NH4C1。進一歩，在步驟S02之前，還包括上述草酸鎳的洗滌過濾的步驟，具體為，將步驟SOl中得到的草酸鎳沉澱經過離心過濾機，用70-90°C純水進行洗滌，優選為80°C的純淨水。具體地，步驟S02中，該閃蒸乾燥破碎處理是指草酸鎳沉澱在閃蒸乾燥機處理設備中經歷了粉碎、氣固接觸、乾燥、分級四個階段，其閃蒸乾燥工作原理是在物料進入乾燥機後立即被攪拌漿葉和氣流粉碎，以增加物料的分散度和単位體積溼物料的表面積，由於攪拌器把物料粉碎並產生彌散作用，同時進入乾燥室的熱空氣也處於高度的湍動狀態，很快達到氣固混合，使塊狀物料處於良好的流化狀態而被熱空氣包圍。在物料與熱空氣之間進行傳質傳熱的乾燥過程中，大部分水分在這 一階段蒸發掉。物料受到粉碎和水分蒸發後，浮力大於重力，物料向上運動，進入分級器。物料在氣體的夾帶下螺旋上升，在離心カ的作用下，物料粒徑小的在內環，較大較溼的在外環，小顆粒在水分達到要求時被氣體從乾燥室中心處帶出，較大較溼顆粒繼續粉碎乾燥，從而保證產品的含水量和粒度均勻。合格草酸鎳經多級布袋捕塵收集得到草酸鎳成品。大部分草酸鎳在第一級收集器中被收集，少量細小草酸鎳顆粒被熱風尾氣帶入第二級和第三級收集器中，通過布袋得到收集。第二級和第三級草酸鎳比例一般佔草酸鎳總量的10-20%，其粒徑和松裝密度小，從而實現與第一級收集的草酸鎳得到分離，使草酸鎳粒徑更均勻。本步驟S02中使用的閃蒸乾燥破碎一體設備具有分選功能，其他沒有限制，優選為閃蒸乾燥破碎一體機，本步驟中閃蒸乾燥破碎一體的參數為草酸鎳沉澱進入閃蒸乾燥破碎設備時含水量控制在20-40%，熱風進ロ溫度180 0C _200°C，熱風出口溫度 80°C _90°C，主機頻率 30-50HZ，轉速為 1800_3000r/min，引風機風量1_3米/秒。步驟SOl得到的草酸鎳沉澱經過步驟S02的閃蒸乾燥破碎處理，得到草酸鎳前驅體，該草酸鎳前驅體的D50粒徑為8-25微米。具體地，步驟S03中，將該草酸鎳前軀體在溫度為450_550°C條件下進行還原處理90-150分鐘，得到鎳粉前驅體。本步驟中，所使用的還原劑為氣體還原劑，例如，氫氣、ー氧化碳；或氫氣、一氧化碳與惰性氣體的混合氣體例如氫氣與氮氣的混合氣體等。本步驟中，使用的設備沒有限制，優選推舟式還原爐和鋼帶式還原爐。步驟S02中的草酸鎳前驅體經過本步驟的還原處理，得到鎳粉前驅體。具體地，步驟S04中，將該鎳粉前驅體進行渦輪破碎處理，然後進行氣流破碎處理。該渦輪破碎處理是指利用渦輪破碎設備，待破碎物料通過葉片與磨塊間被強大的氣流產生的渦輪振動擊碎，經衝擊、剪切、研磨而實現破碎。本步驟中的渦輪破碎處理作用，一方面對鎳粉前驅體進行初歩破碎，另ー方面，由於該破碎處理中會產生的超微粉體，但該渦輪破碎設備能夠進行除塵處理，即超細粉末隨尾氣進入布袋收塵器中而實現少量分級；本步驟中使用的渦輪破碎設備沒有限制，只要能實現上述渦輪破碎即可，例如渦輪破碎機，渦輪破碎處理步驟中，渦輪破碎機的主機頻率為30-35HZ，轉速為1500-2500r/min ;進一步,本步驟的渦輪破碎在惰性環境中進行，該惰性環境沒有限制，例如氦氣氣氛、氮氣氣氛、氖氣氣氛等。本步驟中氣流破碎處理所使用的設備為氣流粉碎機，是ー種用高速氣流來實現乾式物料超細粉碎的設備，它由粉碎噴嘴、分級轉子、螺旋加料器等組成。該氣流破碎處理是指通過氣流粉碎機，物料通過螺旋加料器進入粉碎室，壓縮空氣通過特殊配置的超音速噴嘴向粉碎室高速噴射，物料在超音速噴射流中加速，並在噴嘴交匯處反覆衝擊、碰撞，達到粉碎，被粉碎物料隨上升氣流粉碎機進入分級室，由於分級粒子高速旋轉，粒子既受到分級轉子產生的離心力，又受到氣流粘性作用產生的向心力，當粒子受到離心カ大於向心力，即分級徑以上的粗粒子返回粉碎室繼續衝擊粉碎，分級徑以下的細粒子隨氣流進旋風分離器、捕集器收集，氣體由引風機排除。本步驟中氣流破碎處理所使用的氣流破碎機的主機頻率為30-40HZ，轉速為2500-3500r/min ；該氣流破碎處理對前述經過渦輪破碎處理的鎳粉前驅體進行強化破碎，進一歩打散鎳粉前驅體中的團聚體，使鎳粉粒徑更加均勻。該氣流破碎處理在惰性氣氛下進行，該惰、性氣氛沒有限制，例如，純度為99%以上的氮氣氣氛、氦氣氣氛、氬氣氣氛、氖氣氣氛等。本發明實施例鎳粉製備方法所製備的鎳粉的技術指標如下鎳粉指標FSSS粒徑 3-8 μ m,平均粒徑 D508-12 μ m，DlO > 5 μ m, D90 < 25 μ m,松裝密度 I. 2-2. 5g/cm3 ；請參閱圖1，圖I顯示上述方法製備的鎳粉電鏡圖，從圖中可以看出，其多孔隙表面和類球形形貌，與其它金屬粉末易於混合，形成緊密和均勻的分布。本發明實施例製備方法製備的鎳粉，FSSS粒徑大、D50粒徑小，粒徑分布窄，性能接近INCO T123的羧基鎳粉，能夠滿足粉末冶金性能要求，具有廣闊的應用領域。本發明實施例製備方法，操作簡單，對設備要求低，生產效益高，環境友好，非常適於エ業化生產。以下結合具體實施例對上述鎳粉製備方法進行詳細闡述。實例配製150g/L的草酸溶液，通入液氨，調節pH值為4. 3，得到草酸銨溶液，加熱溫度穩定在70°C ；將該草酸銨溶液與90g/L的氯化鎳溶液在反應器中反應，控制氯化鎳流量為1000-1500L/min，草酸銨流量為2500-3500L/min。調節反應pH值為2. 0，反應時間為12分鐘，陳化10分鐘，用離心機過濾，80°C熱純水洗滌；將該洗滌後的草酸鎳沉澱進行閃蒸乾燥破碎處理，閃蒸乾燥破碎機可將部分細顆粒分選出來，得到粒徑均勻的草酸鎳前驅體。改變反應pH值和溫度、反應時間，得到不同粒徑草酸鎳前驅體，具體如下
權利要求
1.ー種大FSSS粒徑鎳粉製備方法，包括如下步驟 在溫度為50-60°C，pH值為I. 5-3. O條件下，將草酸銨和氯化鎳反應10-30分鐘，得到草酸鎳沉澱； 將所述草酸鎳沉澱進行閃蒸乾燥破碎，得到草酸鎳前驅體； 將所述草酸鎳前驅體在溫度為450-550°C條件下還原處理，得到鎳粉前驅體； 將所述鎳粉前驅體進行渦輪破碎，然後進行氣流破碎，得到鎳粉。
2.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述鎳粉製備方法還包括如下草酸銨的製備步驟 配製100-200g/L的草酸溶液，加入氨水或液氨將該草酸溶液pH值調節至4. 0-4. 5，得到草酸銨溶液。
3.如權利要求2所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述草酸銨溶液的溫度為60-85 °C。
4.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述草酸銨和氯化鎳反應結束吋，調整反應溶液的PH值至I. 8-2. 3，使上清液中鎳含量小於100mg/L。
5.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述還原處理的時間為90-150分鐘。
6.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述將草酸鎳沉澱進行閃蒸乾燥破碎處理前還包括將所述草酸鎳沉澱用70-90°C純水進行洗滌的步驟。
7.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述草酸鎳前驅體的D50粒徑為8-25微米。
8.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述閃蒸乾燥破碎處理步驟中轉速為 1800-3000r/min。
9.如權利要求I所述的鎳粉製備方法，其特徵在於所述渦輪破碎處理步驟中轉速為1500-2500r/min,所述氣流破碎處理步驟中轉速為2500_3500r/min。
10.根據權利要求1-9任一所述的鎳粉製備方法所，其特徵在於，所述鎳粉製備方法製備的鎳粉的FSSS粒徑為3-8微米，D50為8_18微米。
全文摘要
本發明適用於冶金技術領域，提供了一種大FSSS鎳粉及其製備方法。該鎳粉製備方法包括如下步驟在溫度為50-60℃，pH值為1.5-3.0條件下，將草酸銨和氯化鎳反應10-30分鐘，得到草酸鎳沉澱；將該草酸鎳沉澱進行閃蒸乾燥破碎，得到草酸鎳前驅體；將該草酸鎳前軀體在溫度為450-550℃條件下還原處理，得到鎳粉前軀體；將該鎳粉前驅體進行渦輪破碎，然後進行氣流破碎，得到鎳粉。本發明製備方法製備的鎳粉，FSSS粒徑大、D50粒徑小，粒徑分布窄，純度高，呈多孔隙類球形形貌，性能接近INCO公司的T123羧基鎳粉，能夠滿足粉末冶金等性能要求，具有廣闊的應用領域。本發明製備方法，操作簡單，對設備要求低，生產效益高，環境友好，非常適於工業化生產。
文檔編號B22F9/22GK102649161SQ20111004342
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者何顯達, 張海勇, 李長健, 蘇陶貴, 許開華 申請人:深圳市格林美高新技術股份有限公司, 荊門市格林美新材料有限公司