一种制备硫酸镍的酸溶反应器、设备及方法

技术领域

本发明属于制备硫酸镍技术领域，尤其涉及一种制备硫酸镍的酸溶反应器、设备及方法。

背景技术

硫酸镍是电池、电镀、印染、催化剂等行业用重要原料，利用金属镍产生硫酸镍是常用方法之一。目前可用于制备硫酸镍的金属镍有电解镍、镍粉、镍丸和镍枕等，需要用硫酸将这些金属镍溶解成硫酸镍溶液，然后再进行净化提纯。由于金属镍表面的钝化层和反应时在金属镍表面形成的氢气泡会阻止硫酸与镍的反应，导致金属镍在硫酸溶液中的溶解速度变慢，无法满足生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于：提供提供一种制备硫酸镍的酸溶反应器、设备及方法，能够提高反应速度，满足生产需要。

本发明采用的技术方案如下：

一种制备硫酸镍的酸溶反应器，包括罐体以及盖于罐体顶部的罐盖，还包括射流充气装置和多孔格子板；

所述罐体下部分别设有排污口和进液口，所述排污口上设有排污阀门，罐体上部分别设有充气口和出液口，且出液口位置低于充气口；

所述射流充气装置包括三通管，以及连接在三通管上的喷嘴、吸气管和输送管，所述喷嘴与输送管同轴设置，所述输送管与进液口连接；

所述多孔格子板设置在罐体内底部并与其固定，且多孔格子板与罐体内底壁之间具有空隙，该多孔格子板上等间距开设有多个过孔；

所述进液口的位置低于多孔格子板。

进一步的技术方案在于，所述罐盖设置有排气管。

进一步的技术方案在于，所述罐体具有夹层，夹层内设有保温材料。

进一步的技术方案在于，所述吸气管上设置有吸气阀门。

进一步的技术方案在于，所述喷嘴上设置有进液阀门。

进一步的技术方案在于，所述喷嘴具有锥形的内孔，内孔直径大的一端为入口，其直径小的一端为出口。

制备硫酸镍的酸溶反应设备，包括权利要求6所述一种制备硫酸镍的酸溶反应器，还包括依次借助管路连接接的储罐、泵、流量计和加热器；所述加热器与喷嘴借助管路连接接；所述储罐与出液口借助管路连接；所述储罐与泵之间的管路上设有泵入口阀；所述储罐与泵之间连接有回流管路，该回流管路上设有回流阀；所述泵与流量计之间的管路上设有供液阀；所述储罐上设置有放液管，该放液管上设置有放液阀。

应用所述制备硫酸镍的酸溶反应设备制备硫酸镍的方法，包括以下步骤：

步骤a：关闭排污阀、供液阀与放液阀，打开回流阀、吸气阀门、进液阀与泵入口阀；

步骤b：储罐中加满稀硫酸，金属镍放在多孔格子板上，从充气口向罐体内充入置换气体将罐体内的空气排出；

步骤d：打开供液阀并启动泵，关闭回流阀门，调节进液阀门使反应器内液面始终维持在出液口所在高度，调节吸气阀门控制反应器内液面上的气泡量，启动加热器进行加热，之后打开回流阀门；

步骤e：检测储罐内部溶液中的镍离子含量，且在镍离子含量达到要求后，打开放液阀放出部分溶液，放出后关闭放液阀并向储罐内部补充稀硫酸；

步骤f：将放出的部分溶液进行浓缩结晶，生成硫酸镍晶体。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、稀硫酸从喷嘴喷出时，由于射流作用在三通管内产生负压，从吸气管吸入空气，吸入的空气瞬间与稀硫酸混合形成大量微小的气泡，并随着硫酸进入反应器内，气泡在流经金属镍表面时，由于气泡的膨胀和破碎作用，加上硫酸对金属镍表面的冲刷作用，可以破坏金属镍与硫酸反应时在金属镍表面形成的氢气层，可以加快金属镍与硫酸的反应速度。

2、吸气管上的阀门可调节空气的吸入量，进而能够控制气泡量。

3、溶液采用外部加热方式，在输送稀硫酸的过程中对其进行加热，可简化罐体和储罐的结构，无需在罐体和储罐上设置加热装置，能够保证稀硫酸与金属镍接触时稀硫酸已经被加热，可加快反应速度。

4、由于射流充气装置吸入的空气和充入置换气体，可稀释罐体内氢气浓度，避免爆炸危险。

5、罐体结构简单，其内部没有运动部件比如搅拌器，使用寿命更长。

6、由于硫酸在多孔格子板下部向上流过金属镍，可增加硫酸溶液与金属镍的接触面积，避免流动死区，有利于反应的进行。

7、通过制备硫酸镍的酸溶反应设备制备硫酸镍的方法，不仅能够加快金属镍与硫酸的反应速度，而且只要放入罐体内部的金属镍足够，可以通过储罐内镍离子达标排出一部分后续加稀硫酸，如此反复，整个过程操作简单，加快硫酸镍的制备效率。

附图说明

图1是本发明所述制备硫酸镍的酸溶反应器的结构示意图；

图2是本发明所述射流充气装置结构示意图；

图3是本发明所述制备硫酸镍的酸溶反应设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1-图3所示，一种制备硫酸镍的酸溶反应器，包括罐体4以及盖于罐体4顶部的罐盖9，还包括射流充气装置15和多孔格子板17；

所述罐体4下部分别设有排污口5和进液口14，所述排污口5上设有排污阀门6，罐体4上部分别设有充气口7和出液口11，且出液口11位置低于充气口7；

所述射流充气装置15包括三通管18，以及连接在三通管18上的喷嘴20、吸气管13和输送管19，所述喷嘴20与输送管19同轴设置，所述输送管19与进液口14连接；

所述多孔格子板17设置在罐体4内底部并与其固定，且多孔格子板17与罐体4内底壁之间具有空隙，该多孔格子板17上等间距开设有多个过孔，

所述进液口14的位置低于多孔格子板17。

罐体4底部设有支架1。

通过将金属镍放置在多孔格子板17上，喷嘴20连接供稀硫酸的管路，稀硫酸从喷嘴20内部喷出，并且由于射流作用在三通管18内产生负压，从吸气管13吸入空气，吸入的空气瞬间与稀硫酸混合形成大量微小的气泡，并随着硫酸进入反应器内，气泡在流经金属镍表面时，由于气泡的膨胀和破碎作用，加上硫酸对金属镍表面的冲刷作用，可以破坏金属镍与硫酸反应时在金属镍表面形成的氢气层；并且由于金属镍放置在多孔格子板17上能够使其与稀硫酸接触面增大，而且稀硫酸从多孔格子板17上的过孔出来后能够对金属镍起到冲刷作用。

所述罐盖9设置有排气管10，防止罐体4内部气体压力过大。

所述罐体4具有夹层，夹层内设有保温材料2，保温材料2为陶瓷纤维毯、硅酸铝毡、氧化铝、碳化硅纤维、气凝胶毡、玻璃棉或岩棉等，可以其到保温作用。

所述吸气管13上设置有吸气阀门12，可以通过吸气阀门12调节流量。

所述喷嘴20上设置有进液阀门16。可以进液阀门16控制调整喷嘴20喷出稀硫酸的量。

所述喷嘴20具有锥形的内孔21，内孔21直径大的一端为入口，其直径小的一端为出口，实现喷嘴20喷出稀硫酸。

制备硫酸镍的酸溶反应设备，包括权利要求6所述一种制备硫酸镍的酸溶反应器22，还包括依次借助管路连接接的储罐23、泵24、流量计25和加热器26；所述加热器26与喷嘴20借助管路连接接；所述储罐23与出液口11借助管路连接；所述储罐23与泵24之间的管路上设有泵入口阀27；所述储罐23与泵24之间连接有回流管路28，该回流管路28上设有回流阀29；所述泵24与流量计25之间的管路上设有供液阀30；所述储罐23上设置有放液管31，该放液管31上设置有放液阀32。

应用所述制备硫酸镍的酸溶反应设备制备硫酸镍的方法，包括以下步骤：

步骤a：关闭排污阀、供液阀30与放液阀32，打开回流阀29、吸气阀门12、进液阀与泵入口阀27；

步骤b：储罐23中加满稀硫酸，金属镍放在多孔格子板17上，从充气口7向罐体4内充入置换气体将罐体4内的空气排出；

步骤d：打开供液阀30并启动泵24，关闭回流阀29门，调节进液阀门16使反应器内液面始终维持在出液口11所在高度，调节吸气阀门12控制反应器内液面上的气泡量，启动加热器26进行加热，之后打开回流阀29门；

步骤e：检测储罐23内部溶液中的镍离子含量，且在镍离子含量达到要求后，打开放液阀32放出部分溶液，放出后关闭放液阀32并向储罐23内部补充稀硫酸；

步骤f：将放出的部分溶液进行浓缩结晶，生成硫酸镍晶体。

以上仅为本发明的较佳实施例而已。