一种电解法制备硫酸镍的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种电解法制备硫酸镍的工艺，是以金属镍板为阳极材料，镍板、石墨板、钛板、或铜镍合金薄板为阴极材料，pH=0.5~5.0、镍离子浓度为50~120g/L的硫酸镍溶液作为阳极电解液；浓度为0.5~5mol/L硫酸溶液作为阴极液，在电流密度为150~300A/m

A process for the preparation of nickel sulfate by electrolysis

The invention discloses a process for electrolytic preparation of nickel sulfate, with metal nickel plate as anode material, nickel plate, graphite plate, titanium plate, or copper nickel alloy sheet as cathode material, nickel ion concentration pH=0.5~5.0, nickel sulfate solution 50~120g/L as anode electrolyte; concentration of 0.5~5mol/L sulfuric acid solution as catholyte and when the current density is 150~300A/m

【技术实现步骤摘要】
一种电解法制备硫酸镍的工艺
本专利技术涉及一种制备硫酸镍的方法，具体涉及一种电解法制备硫酸镍的工艺，属于电化学

技术介绍
硫酸镍（NiSO4）作为一种重要的化工原料，广泛地应用于电镀、电池、印染、医药、建筑、国防等领域。硫酸镍的制备方法有化学法和电化学法两种，而生产硫酸镍的原料包括金属镍板、高冰镍、含镍的废旧物质以及粗氢氧化镍。金属镍板通过化学法制备硫酸镍的过程中，若无助溶剂的加入，金属镍板的溶解率仅为10%左右；而当加入助溶剂双氧水（H2O2）时，金属镍板的溶解率可以达到20%左右【李东波.金属镍板直接制备精制硫酸镍研究[D].云南:昆明理工大学,2011】。相比于化学法，根据李大平的研究内容发现：通过电化学法利用金属镍板制备硫酸镍的方法具有电流效率较高，无需助溶剂加入，操作简单等优点【李大平.电解法制备硫酸镍工艺研究[J].河南化工,1999,8：10-12】。但是，以金属镍板为阳极通过电化学溶出制备高pH值硫酸镍溶液的工艺条件研究还未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电解法制备硫酸镍的方法。本专利技术电解法制备硫酸镍的工艺，是以金属镍板为阳极材料，镍板、石墨板、钛板、或铜镍合金薄板为阴极材料，硫酸镍溶液作为阳极电解液；硫酸溶液作为阴极液，在电流密度为150~300A/m2，电解温度为25~100℃的条件下电解22~24h。所述阳极电解液硫酸镍溶液pH=0.5~5.0，镍离子的浓度为50~120g/L。所述阴极液硫酸溶液的浓度为0.5~5mol/L。所述阳极液的液位高于阴极液液位1~4cm。所述阴极材料的有效面积大于或者等于阳极材料的有效面积；极间距为7~8cm。电解后，镍板电解率高至30%，吨镍耗电量可低至600Kw·h/t。本专利技术所述的电解法制备硫酸镍的电极反应方程式如下：阳极反应：Ni→Ni2++2e阳极副反应：H2O→2H++1/2O2↑+2e阴极反应：2H++2e→H2↑阴极副反应：Ni2++2e→Ni总反应：Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑与化学法相比，本专利技术制备硫酸镍的工艺简单，效率高（镍板电解率可高至30%）硫酸镍溶液镍离子浓度大于110g/L，投入成本低（吨镍耗电量可低至600Kw·h/t）。另外，本专利技术通过隔膜袋将阳极液、阴极液分隔开，使阳极硫酸镍溶液pH值保持在3.0以上，有利于硫酸镍产品的直接制备。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术电解法制备硫酸镍的工艺作进一步说明。实施例1（1）配制pH=5.0的镍离子浓度50g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制1mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高2cm；（2）金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个镍板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。在温度50℃、电流密度240A/m2，极间距8cm的条件下24h电解。吨镍耗电量为1076Kw·h/t；每24h的镍溶解率为22%；阳极溶液pH=1.5；阳极溶液镍离子浓度90g/L。实施例2（1）配制pH=5.0的镍离子浓度50g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制1mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高2cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个石墨板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。温度50℃、电流密度240A/m2，极间距8cm的条件下24h电解。吨镍耗电量为1600Kw·h/t；每24h的镍溶解率为15%；阳极溶液pH=3.3；阳极溶液镍离子浓度93g/L。实施例3（1）配制pH=5.0的镍离子浓度50g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制1mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高2cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个铜板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。温度50℃、电流密度240A/m2、极间距8cm的条件下24h电解。吨镍耗电量为1280Kw·h/t；每24h的镍溶解率为23%；阳极溶液pH=3.2；阳极溶液镍离子浓度95g/L。实施例4（1）配制pH=5.0的镍离子浓度50g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制1mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高2cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个铜镍合金板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。在温度50℃、电流密度240A/m2、极间距8cm的条件下24h电解。吨镍耗电量为964Kw·h/t；每24h的镍溶解率为27%；阳极溶液pH=3.7；阳极溶液镍离子浓度108g/L。实施例5（1）配制pH=5.0的镍离子浓度50g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制1mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高1cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个铜镍合金板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。在温度50℃、电流密度240A/m2，极间距8cm的条件下24h电解。吨镍耗电量为1020Kw·h/t；每24h的镍溶解率为27%；阳极溶液pH=1.0；阳极溶液镍离子浓度97g/L。实施例6（1）配制pH=0.5的镍离子浓度120g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制5mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高4cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个铜镍合金板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。在温度100℃、电流密度300A/m2、极间距8cm的条件下24h电解。吨镍耗电量为1650Kw·h/t；每24h的镍溶解率为18%；阳极溶液pH=4.3；阳极溶液镍离子浓度147g/L。实施例7（1）配制pH=3的镍离子浓度70g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制1mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高2cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个镍板作为阴极材料连接电源负极。阴极板和阳极板面积一致。各电极材料借助铜线与直流稳压变压器直接连接。在50℃、220A/m2和极间距8cm的条件下进行24h电解。吨镍耗电量为735Kw·h/t；每24h的镍溶解率为28%；阳极溶液pH=3.7；阳极溶液镍离子浓度127g/L。实施例8（1）配制pH=5的镍离子浓度50g/L的硫酸镍溶液作为阳极液；配制0.5mol/L的硫酸溶液作为阴极液。阳极液与阴极液在配有加热装置的电解槽中，用隔膜袋隔开并保持阳极液位较阴极液位高2cm；（2）以金属镍板为阳极材料连接电源正极；两个镍板作为阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解法制备硫酸镍的工艺，是以金属镍板为阳极材料，镍板、石墨板、钛板、或铜镍合金薄板为阴极材料，硫酸镍溶液作为阳极电解液；硫酸溶液作为阴极液，在电流密度为150~300A/m

【技术特征摘要】
1.一种电解法制备硫酸镍的工艺，是以金属镍板为阳极材料，镍板、石墨板、钛板、或铜镍合金薄板为阴极材料，硫酸镍溶液作为阳极电解液；硫酸溶液作为阴极液，在电流密度为150~300A/m2，电解温度为25~100℃的条件下电解22~24h。2.如权利要求1所述一种电解法制备硫酸镍的工艺，其特征在于：阳极电解液硫酸镍溶液pH=0.5~5.0，镍离子的浓度为50~120g/L。3.如权利要求1所述一种电解法制备硫酸镍的工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭勇，卢晓锋，李亦婧，赵德，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62