金属镍直接制备精制硫酸镍研究

论文摘要

六水硫酸镍是一种重要的化工原料,广泛的应用于化工、电镀及电池行业,随着电镀及电池行业的迅速发展,六水硫酸镍的用量逐年增长,同时对于六水硫酸镍的质量要求越来越高。由于国内某厂制备六水硫酸镍原料一直采用羰基镍丸,其成本较高,且原料供应受制于国外。本文采用金属电解镍及不含硫羰基镍丸分别作为原料进行溶解制备六水硫酸镍,对镍在硫酸中溶解速率进行了分析,对硫酸镍富液进行结晶,制备出合格的产品。本文分别采用电解镍及不含硫羰基镍丸为原料,采用传统加热方式考察了硫酸酸度、溶液温度及双氧水含量对镍溶解速率的影响；同时利用微波加热速率快,对某些化学反应具有催化作用等特性,利用微波加热硫酸溶液溶解电解镍及不含硫羰基镍丸,并分别考察了硫酸酸度、溶液温度及双氧水含量对镍溶解速率的影响。分析了国内外学者对镍在硫酸溶液钝化行为的研究,由于学者观点不一,本论文在总结的基础上对镍在硫酸溶液中的钝化及其机理进行了研究。对于镍在硫酸溶液中溶解速率慢的原因,根据国外学者的研究认为镍的表面对H2分子有着特殊的吸附力。针对这一问题,本文利用Material Studio分子模拟软件对金属镍吸附H2分子进行了第一性原理研究,建立了金属镍对H2分子的吸附模型,分别计算了H2分子在镍(100)、(110)、(111)表面穴位、桥位、顶位各个位置的吸附能,并优化出其在各个表面的最佳吸附结构,计算出其最稳定吸附能,并对其吸附前及吸附后表面电子结构进行了分析。从微观上探讨了吸附前后H2分子键长的变化及H2吸附镍表面各几何参数的变化,探索其吸附对镍在硫酸溶液中溶解速率的影响。对于精制硫酸镍,其结晶过程对产品质量的影响很大。本文对溶液的结晶成核、生长机理进行了分析及总结,并考察了富液起始浓度、结晶温度、结晶时间、降温速率、晶种加入量、晶种加入温度对六水硫酸镍的产品粒度及粒度分布的影响,得出最佳结晶工艺条件,所得结晶产品质量达到电镀级六水硫酸镍的标准,且粒度及粒度分布均符合厂家求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 硫酸镍的物理化学性质
• 1.2 精制硫酸镍的制备方法
• 1.2.1 原料溶解
• 1.2.2 溶液的净化
• 1.2.3 溶液的结晶
• 1.3 精制硫酸镍的应用及要求
• 1.3.1 电镀及化学镀行业的应用
• 1.3.2 电池行业的应用
• 1.4 微波加热机理及在化工领域中的应用
• 1.4.1 微波加热机理
• 1.4.2 微波在化工领域中的应用
• 1.5 课题来源及研究意义
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究意义
• 1.5.3 研究内容
• 第二章 实验装置及表征方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验试剂及装置
• 2.2.1 实验主要试剂
• 2.2.2 实验主要仪器
• 2.3 表征方法
• 第三章 金属镍的溶解实验研究
• 3.1 引言
• 3.2 传统加热金属镍溶解实验
• 3.2.1 酸度对溶解速率的影响
• 3.2.2 温度对溶解速率的影响
• 3.2.3 双氧水对溶解速率的影响
• 3.3 微波加热催化金属镍溶解实验
• 3.3.1 介质在微波场中的升温行为
• 3.3.2 酸度对溶解速率的影响
• 3.3.3 温度对溶解速率的影响
• 3.3.4 双氧水对溶解速率的影响
• 3.4 机理分析
• 3.4.1 钝化机理研究
• 3.4.2 镍在硫酸溶液中的钝化研究
• 3.5 小结
• 2吸附第一性原理研究'>第四章 金属镍对H₂吸附第一性原理研究
• 4.1 引言
• 4.2 计算方法与模型
• 4.2.1 计算方法
• 4.2.2 计算模型
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 吸附结构及吸附能
• 4.3.2 表面电子结构分析
• 4.4 小结
• 第五章 硫酸镍富液冷却结晶实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 晶体成核及生长机理
• 5.2.1 晶体成核机理
• 5.2.2 晶体生长机理
• 5.3 结晶工艺研究
• 5.3.1 富液浓度的影响
• 5.3.2 结晶温度的影响
• 5.3.3 结晶时间的影响
• 5.3.4 降温速率的影响
• 5.3.5 晶种加入量的影响
• 5.3.6 晶种加入温度的影响
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附件