СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТА ЗАКИСИ НИКЕЛЯ ДЛЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТА ЗАКИСИ НИКЕЛЯ ДЛЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА


RU (11) 2310951 (13) C1

(51) МПК
H01M 4/26 (2006.01)
H01M 10/30 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 17.03.2008 - действует

Документ: В формате PDF
(21) Заявка: 2006110257/09
(22) Дата подачи заявки: 2006.03.30
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.03.30
(45) Опубликовано: 2007.11.20
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2208585 C1, 20.07.2003. RU 629569 A1, 25.10.1978. RU 2264001 C1, 10.11.2005. US 5879835, 09.03.1999. EP 0575093, 22.12.1993.
(72) Автор(ы): Лопашев Андрей Викторович (RU); Семенов Николай Евгеньевич (RU); Тюгаев Вячеслав Николаевич (RU); Чипига Игорь Викторович (RU); Волынский Вячеслав Виталиевич (RU); Волынская Валентина Васильевна (RU)
(73) Патентообладатель(и): Открытое Акционерное общество "Завод автономных источников тока" (RU)
Адрес для переписки: 410015, г.Саратов, ул. Орджоникидзе, 11, ОАО "Завод автономных источников тока"


(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТА ЗАКИСИ НИКЕЛЯ ДЛЯ ОКСИДНО-НИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности при производстве щелочных аккумуляторов с оксидно-никелевыми электродами. Техническим результатом изобретения является получение гидрата закиси никеля с высокой электрохимической активностью при минимальном расходе промывной воды для отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия, без потерь мелкодисперсной фракции гидрата закиси никеля. Согласно изобретению способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора путем осаждения гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой, в котором согласно изобретению полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля подают в промывной бак, перемешивают с водой до соотношения Т:Ж=1:(50-70) при температуре 80-90°С, по окончании перемешивания пульпу гидрата закиси никеля отстаивают в течение 4-6 минут, а затем проводят трехкратную промывку водой, подогретой до температуры 50-65°С таким образом, чтобы каждый раз раствор, содержащий сульфат-ионы, был полностью замещен аналогичным объемом промывной воды, не допуская их перемешивания, что обеспечивается скоростью подачи воды 0.2-0.6 м/ч, не превышающей скорости оседания частиц, зафиксированной при отстаивании пульпы гидрата закиси никеля, и разницей температур пульпы гидрата закиси никеля и подаваемой промывной воды не менее 15°С, по окончании каждой из трех промывок полученную пульпу гидрата закиси никеля повторно перемешивают, в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий в количестве 5-10 г/л.


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности при производстве щелочных аккумуляторов с оксидно-никелевыми электродами.

Широко известен способ получения гидрата закиси никеля путем вливания при перемешивании в раствор натриевой щелочи раствора сернокислого никеля [1]. Для улучшения отмывки гидрата закиси никеля от сульфат-ионов осаждение заканчивают с сохранением избытка щелочи. Полученный гидрат закиси никеля отфильтровывают от раствора сульфата натрия на фильтр-прессе под давлением 9.5-10.5 кг/см 2 в течение 4 часов и сушат при температуре 90-120°С. Продолжительность первой сушки составляет 12-16 часов. Высушенный гидрат закиси никеля шнеком подается во вращающуюся центрифугу. Одновременно в барабан центрифуги подается вода со скоростью 15-20 л в минуту. По истечении 1.5-2 часов с момента окончания загрузки центрифуги гидратом закиси никеля поток подаваемой воды увеличивают до 25-35 л/мин и продолжают отмывку. По ходу отмывки берут пробы продукта и определяют содержание сульфат-ионов. Отмывку прекращают, когда содержание сульфат-ионов составит не более 1.7% по отношению к содержанию никеля в продукте. По окончании отмывки подачу воды в центрифугу прекращают, а центрифугирование гидрата закиси никеля продолжают еще 30-45 минут с целью удаления воды. Отмытый гидрат закиси никеля сушат повторно до влажности не более 7% при температуре 90-140°С. Продолжительность второй сушки - не более 24 часов.

Проведение предварительной кристаллизации гидрата закиси никеля посредством его высушивания режимом первой сушки способствует укрупнению частиц гидрата закиси никеля, сокращению его удельной поверхности и как следствие облегчению процесса отмывки от сульфат-ионов. Однако выбранный способ отделения сульфата натрия от гидрата закиси никеля обладает высокой трудоемкостью, энергоемкостью и обуславливает длительность технологического цикла приведенного способа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ [2], по которому гидрат закиси никеля получают путем добавления кристаллогидрата сульфата никеля (II) в подогретый 15-30% раствор гидроксида щелочного металла, отмывку проводят обработкой пульпы гидрата закиси никеля в колонне в режиме противотока при линейной скорости восходящего потока 5-8 м/ч с наложением пульсационных возмущений последовательно раствором щелочи и водой, отжатый гидрат закиси никеля после сушки просеивают. К недостаткам указанного способа можно отнести недостаточно эффективное отделение частиц гидрата закиси никеля от промывного раствора. Результатом отмывки гидрата закиси никеля в режиме противотока со скоростью 5-8 м/ч является его расслоение на фракции и унос мелкодисперсных частиц в количестве 5-10% промывной водой. Согласно требований ТУ 48-3-63-90 на «Никель гидрат закиси» наличие мелких частиц, прошедших через сито с сеткой №0063, допустимо в количестве не более 25%. Таким образом, унос мелкодисперсной фракции и как следствие необходимость ее улавливания и дополнительной переработки снижает экономическую эффективность предлагаемого способа.

Технической задачей изобретения является снижение материальных и энергетических затрат при производстве гидрата закиси никеля путем сокращения расхода воды на отмывку гидрата закиси никеля от сульфат-ионов и уменьшения потерь никельсодержащего сырья.

Указанный технический результат достигается способом получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора осаждением гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой, в котором, согласно изобретению полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля перемешивают с водой до соотношения Т (твердое):Ж (жидкое)=1:(50-70) при температуре 80-90°С, отстаивают, а затем проводят трехкратную промывку подогретой водой до замещения сульфат-ионов промывной водой, не допуская их перемешивания, по окончании каждой из трех промывок пульпу гидрата закиси никеля повторно перемешивают, причем в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий.

Изобретение отличается тем, что пульпу гидрата закиси никеля отстаивают в течение 4-6 минут и определяют скорость оседания частиц, трехкратную промывку проводят водой, подогретой до температуры 50-65°С, при скорости подачи воды 0.2-0.6 м/ч, не превышающей скорости оседания частиц, зафиксированной при отстаивании пульпы гидрата закиси никеля, температура подаваемой промывной воды должна быть меньше температуры пульпы гидрата закиси никеля в пределах не менее 15°С, в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий в количестве 5-10 г/л.

На основании экспериментальных данных было установлено, что скорость оседания частиц гидрата закиси никеля не превышает 0.6 м/ч. Увеличение скорости подачи выше 0.6 м/ч приводило к уносу мелкодисперсной фракции гидрата закиси никеля. Так же было отмечено, что при разнице температур пульпы гидрата закиси никеля и подаваемой промывной воды менее 15°С замещения сульфат ионов раствором промывной воды не происходило. В этом случае наблюдалось перемешивание сульфат ионов с промывной водой и усреднение концентрации сульфат-ионов в объеме подаваемой промывной воды. В результате снижалась эффективность отмывки и увеличивался расход промывной воды. Введение в состав промывной воды для третьей отмывки углекислого натрия в количестве 5-10 г/л повышает качество отмывки гидрата закиси никеля от сульфат-ионов.

Пример 1. Полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля в количестве 100 литров подавали в промывной бак, перемешивали с 500 л воды до соотношения Т:Ж=1:60 при температуре 80-85°С. По окончании перемешивания пульпу гидрата закиси никеля отстаивали в течение 5 минут и определяли скорость оседания частиц гидрата закиси никеля, которая составляла 0.4 м/ч. Затем проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды со скоростью 0.3 м/ч, не превышающей зафиксированную скорость оседания частиц гидрата закиси никеля. Температура промывной воды составляла 55-65°С. После первой и второй отмывки полученную пульпу перемешивали при температуре 80-85°С. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. После третьей отмывки пульпу гидрата закиси никеля перемешивали без подогрева. В дальнейшем гидрат закиси никеля отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120°С. Таким образом было получено 10.5 кг гидрата закиси никеля. Содержание сульфат-ионов в гидрате закиси никеля составило 0.4%, что соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения гидрата закиси никеля с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 98%.

Пример 2. В условиях примера 1 проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды со скоростью 0.5 м/ч, превышающей зафиксированную скорость оседания частиц гидрата закиси никеля. Температура промывной воды составляла 55-65°С. После первой и второй отмывки полученную пульпу перемешивали при температуре 80-85°С. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. После третьей отмывки пульпу гидрата закиси никеля перемешивали без подогрева. В дальнейшем гидрат закиси никеля отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120°С. Таким образом было получено 8.8 кг гидрата закиси никеля. Содержание сульфат-ионов в гидрате закиси никеля составило 0.5%, что соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения гидрата закиси никеля с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 96%.

Пример 3. В условиях примера 1 проводили три отмывки, при этом каждый раз в промывной бак подавали 600 литров промывной воды со скоростью 0.3 м/ч. Температура промывной воды составляла 55-65°С. После каждой отмывки полученную пульпу гидрата закиси никеля перемешивали без подогрева. В промывную воду для третьей отмывки добавляли углекислый натрий в количестве 5-10 г/л. В дальнейшем гидрат закиси никеля отфильтровывали и сушили 10-12 часов при температуре 100-120°С. Таким образом было получено 10.5 кг гидрата закиси никеля. Содержание сульфат-ионов в гидрате закиси никеля составило 3.5%, что не соответствует требованиям ТУ 48-3-63-90. Активную массу изготавливали путем смешения гидрата закиси никеля с 40% графита, 1.7% бария и 1.5% кобальта. Коэффициент использования никеля в составе активных масс на десятом цикле разряда составил 75%.

Предлагаемый способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора обеспечивает изготовление гидрата закиси никеля с высокой электрохимической активностью при минимальном расходе промывной воды для отмывки гидрата закиси никеля от сульфата натрия, без потерь мелкодисперсной фракции гидрата закиси никеля. Использование данного изобретения в промышленности позволяет изготавливать активную массу для оксидно-никелевых электродов щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Источники изобретения

1. Дасоян М.А., Новодережкин В.В. и Томашевский Ф.Ф. Производство электрических аккумуляторов. М.: Высш. шк., 1965, с.288-292.

2. Патент RU 2208585 С1, МПК7 С01G 53/04.


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ получения гидрата закиси никеля для оксидно-никелевого электрода щелочного аккумулятора путем осаждения гидрата закиси никеля из раствора сернокислого никеля раствором натриевой щелочи при дозировании растворов с последующей отмывкой, фильтрацией и сушкой, отличающийся тем, что полученную при осаждении пульпу гидрата закиси никеля перемешивают с водой до соотношения Т:Ж=1:(50-70) при температуре 80-90°С, отстаивают, а затем проводят трехкратную промывку подогретой водой до замещения сульфат-ионов промывной водой не допуская их перемешивания, по окончании каждой из трех промывок пульпу гидрата закиси никеля повторно перемешивают, причем в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу гидрата закиси никеля отстаивают в течение 4-6 мин и определяют скорость оседания частиц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что трехкратную промывку проводят водой, подогретой до температуры 50-60°С, при скорости подачи воды, не превышающей скорости оседания частиц, зафиксированной при отстаивании пульпы гидрата закиси никеля 0,2-0,6 м/ч.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура подаваемой промывной воды должна быть меньше температуры пульпы гидрата закиси никеля в пределах не менее 15°С.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в состав промывной воды для третьей отмывки добавляют углекислый натрий в количестве 5-10 г/л.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru