人们通常认为硫酸镍结晶水有三种形态:七水硫酸镍、六水硫酸镍和无水硫酸镍,低于31.5时结晶物为七水,高于31.5时为六水。
也有资料显示七水和六水硫酸镍的分界温度为30.7,冰点温度为-3.4。同时在>53.8时六水硫酸镍结晶中伴有多种不同不稳态或过渡态的结晶水的产物:一水、二水、三水、四水、五水。硫酸镍脱掉全部结晶水较困难,需达到280℃的高温。
目前硫酸镍连续结晶工艺已经成功实施,并取得了令人满意的效果。
与间歇冷却结晶不同,硫酸镍连续结晶的温度控制稳定且单一,不会经过从高温到低温的降温过程,从而不会发生混晶情况,可稳定控制产出六水合硫酸镍晶体。
硫酸镍连续结晶器设计思想:
(1)来液已经是硫酸镍的高浓高温纯净溶液。
(2)选用连续结晶的工艺。
(3)降温方式采用闪蒸形式,物料无换热面,无结疤堵管弊端,冷凝器材质要求不高,投资节省,结晶过程调控方便。
具体实施:
装置采用真空降温的方法,对原料进行冷却结晶,结晶器共一级。
高温硫酸镍来料直接定量泵送至闪蒸结晶器,在真空系统作用下,物料闪蒸降温至目标结晶温度。结晶器内晶浆连续泵出送稠厚器增稠、消除过饱和后经离心机过滤得NiSO4·6H2O。过滤母液一部分返回结晶器调浆,一部分排离系统送蒸发回用。
连续结晶装置选型为OSLO结构原理的闪蒸型结晶器。由结晶罐、闪蒸器、循环泵、蒸发冷、真空泵组成。
OSLO结晶器内无搅拌,属于清液循环型结晶器,分为悬浮床层区和澄清区。过饱和溶液送入悬浮床使晶体成长,溶液过饱和得到消除。上清液由循环泵送入热量移除单元冷却降温。由于OSLO结晶器的特殊结构,体积较大的颗粒首先接触过饱和的溶液从而优先生长并优先从结晶器内排出,因此OSLO结晶器生产出的晶体具有粒度大、颗粒均匀的特点。
闪蒸型OSLO结晶器,物料因循环泵的作用在结晶罐和闪蒸器间做大流量循环。闪蒸器内维持负压,物料在其中发生负压闪发降温过程,降温后物料产生过饱和,被送至结晶器底部,然后上行穿过晶体床层,晶体获得溶液的过饱和度,得到生长的动力,从而不断长大。
闪蒸器内闪发出的蒸汽被冷凝器冷凝为水,不凝气被真空泵抽吸,从而维持系统的真空度。闪蒸室和结晶器之间通过位差得到大气腿,从而二者间可以进行顺畅的物料循环。
依据所提供结晶器的设计技术参数,结合用户的要求,选用清液循环型型的OSLO连续闪蒸结晶,本结晶器工艺具有以下优点:
1. 相比国内大多数厂家使用的罐式间歇结晶器生产的产品质量不稳定、结晶颗粒的粒度分布范围宽等,OSLO连续闪蒸结晶器能够生产出粒度较大而均匀的晶体,产品质量稳定可靠,晶体粒度分布范围窄。
2. 相比间歇操作每个批次、每罐料均需添加晶种,连续结晶器只需在开始生产时一次性投加晶种,大大减少了工人的劳动强度,明显改善操作环境。
3. 相比间歇结晶在相同处理量下需要很多个结晶罐,连续结晶器采用一到两台设备即可完成,设备占地面积小。
4. 连续结晶器和自动离心机、连续干燥设备、自动包装机一起组成一套完整的自动化操作流程。劳动强度大大减小、劳动定员只有间歇操作的1/3。
5. 整套结晶、过滤、包装系统装置可以做到完全密闭操作,对环境的改善有着明显的效果。
6. 晶浆循环完全,过饱和度低,晶核的发生速率低,有利于晶体长大,产量大。
7. 相比冷却型OSLO结晶器,闪蒸结晶器无换热面,不会产生结晶结疤堵塞换热器的情况。
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