高純鎳是指純度為（3個(gè)9）的鎳。鎳元素符號(hào)Ni，原子序數(shù)28，原子量，外圍電子排布3d84s2，位于第四周期第Ⅷ族。首先，傳統(tǒng)冶煉工藝中有可能改善高純提取的余地，例如考慮提高傳統(tǒng)的除雜質(zhì)工藝的能力。或者可以考慮從傳統(tǒng)的冶煉工藝中獲得諸如硫酸鎳或氯化鎳等中間產(chǎn)物并將其高純提取后制成金屬。電解還原或者氫還原作為制取金屬的方法是合適的 。
中文名
高純鎳
外文名
High purity nickel
學(xué) 科
冶金工程
領(lǐng) 域
冶煉
釋 義
純度為（3個(gè)9）的鎳
元素符號(hào)
Ni
目錄
高純鎳的提取
溶劑萃取技術(shù)
固相電解法
高純鎳的用途
高純鎳高純鎳的提取
為了獲得超過金屬鎳（3個(gè)9）純度的高純鎳，分以下幾點(diǎn)：首先，傳統(tǒng)冶煉工藝中有可能改善高純提取的余地，例如考慮提高傳統(tǒng)的除雜質(zhì)工藝的能力?；蛘呖梢钥紤]從傳統(tǒng)的冶煉工藝中獲得諸如硫酸鎳或氯化鎳等中間產(chǎn)物并將其高純提取后制成金屬。電解還原或者氫還原作為制取金屬的方法是合適的 。
高純鎳溶劑萃取技術(shù)
作為提高傳統(tǒng)冶煉工藝除雜質(zhì)有效率的重要技術(shù)或者做為中間產(chǎn)物的高純提取技術(shù)，可以采用溶劑萃取。要提高鎳的純度，關(guān)鍵是如何除去極難分離的雜質(zhì)之一-鈷。僅就這個(gè)意義來說，溶劑萃取法也是提取高純鎳的一種重要技術(shù)。雖然溶劑萃取能從鎳的鹽類水溶液中優(yōu)先有效地除去雜質(zhì)鉆，但是在工業(yè)上能夠使用的萃取劑種類并不多。
在用溶劑萃取法除去以雜質(zhì)形態(tài)共存于硫酸鎳水溶液中的鉆時(shí)，可以把PC-88A與CYANEX-272兩種藥劑作為實(shí)用萃取劑。不論哪種萃取劑都要用有機(jī)溶劑稀釋成適當(dāng)濃度的溶液作為有機(jī)相，使之與原料硫酸鎳溶液（水相）混合接觸。水相中的雜質(zhì)鉆離子通過與有機(jī)相的萃取劑生成絡(luò)合物而被萃取除去進(jìn)入有機(jī)相。
例如在pH5-6的條件下萃取，難以分離除去的鉆離子很容易被萃入有機(jī)相，而鎳離子則留在水相。還可表明，此時(shí)如果還有Fe、Zn、Al、Cu、Mn、Mg、Ca等離子也以雜質(zhì)形態(tài)共存，則能與鉆一起同時(shí)被萃取除去。這樣一來，溶劑萃取法便是能將各種雜質(zhì)同時(shí)一起除去的優(yōu)良精煉法。
氯化鎳為鎳中間產(chǎn)物中的另一重要鹽類。采用第三級(jí)胺類作萃取劑可溶劑萃取除去共存于氯化鎳中的雜質(zhì)鈷，用第三級(jí)胺類萃取氯化鎳溶液中鉆的機(jī)理是鈷的氯絡(luò)陰離子與在有機(jī)溶劑中稀釋到適當(dāng)濃度的第三級(jí)胺類生成離子對(duì)。
例如，氯離子濃度為280-300g/L的氯化鎳溶液中以雜質(zhì)形態(tài)共存的鉆可以優(yōu)先萃取除去進(jìn)入有機(jī)相，而鎳留在水相。并且，這時(shí)如果還有Zn、Fe、Cu、Mn等雜質(zhì)共存，則也能與鉆一起同時(shí)萃取除去。
這樣一來，若利用溶劑萃取技術(shù)，就可以把硫酸鎳或氯化鎳溶液中的鉆與別的雜質(zhì)全部同時(shí)萃取除去，通過電解還原從精制砍酸鎳或氯化鎳溶液中得到高于現(xiàn)有純度的高純鎳。
依據(jù)上述分析，將傳統(tǒng)冶煉工藝獲得的電解鎳與氯化鎳水溶液分別作為陽(yáng)極與電解液，而在電解液的凈液中使用第三級(jí)胺類作萃取劑，如果僅從金屬成份來看，電解鎳經(jīng)過精煉能比較容易獲得雜質(zhì)含量從10-20PPm的4個(gè)9品級(jí)鎳。但是如果考慮到氣體雜質(zhì)的話，就很難保證4個(gè)9品級(jí)。
例如就氫的溶解來看，金屬鎳并不是生成氫化物后就能高濃度溶解，但比起金屬鐵與金屬鉆的溶解度來說就大得多，電解鎳中含氫濃度一般為幾十PPm。此外，電解鎳中通常含氧幾十-幾百PPm，含氮幾十PPm。因此，要獲得純度更高的金屬鎳就必須除去這些氣體成份。為此通常通過真空熔解來脫去氣體，但是除氧很難，殘氧約為。對(duì)此，如果在熔解鎳之前先在氫氣中加熱處理，后進(jìn)行真空熔解脫氣，那么氧、氮、氫的濃度都能降低到幾PPm。
用傳統(tǒng)鎳冶煉法獲得的金屬鎳純度在。以上，采用包括對(duì)凈液進(jìn)行溶劑萃取的電解法將其再精煉，進(jìn)而在氫處理后進(jìn)行真空熔解脫去氣體，就成為以上的金屬鎳。
為了制取純度更高的金屬鎳，可以考慮使用區(qū)域精煉法。如象作為分析用標(biāo)準(zhǔn)而能得到的金屬鎳就進(jìn)行了區(qū)域精煉，可是盡管如此，品位一般也只是%。
要獲得純度更高的金屬鎳，用幾種不同的精煉法組合起來除去雜質(zhì)。元素就可以有效地得到高純提取。而且最后作為雜質(zhì)殘留下來的是氣體元素 。
高純鎳固相電解法
固相電解法不僅能有效地除去金屬雜質(zhì)而且也能有效地除去氣體雜質(zhì)的精煉法。固相電解法的基本概念就是利用了這樣的原理，即把要高純提取的金屬棒置于10-9托的高真空中，通常把試料金屬加溫到低于其熔點(diǎn)100℃的程度，一端作為陽(yáng)極，另一端作為陰極，通以幾百A/Cm2的直流電。于是碳、氧、氮等有效電荷為負(fù)的溶質(zhì)元素向電子流動(dòng)的方向即陽(yáng)極側(cè)移動(dòng)，而銅、鐵、鈷等有效電荷為正的溶質(zhì)元素向陰極側(cè)移動(dòng)。電解終了后，切取試料金屬棒的中間部分就能獲得高純金屬。
固相電解法主要是對(duì)于稀土類金屬高純提取的應(yīng)用研究，但報(bào)導(dǎo)的例子不多。在稀土類金屬以外，有了對(duì)釩、釷的應(yīng)用例的報(bào)導(dǎo)。固相電解法對(duì)除去雜質(zhì)成份特別是氣體成份很有效。具有這樣特征的固相電解法雖然在金屬鎳的高純提取方面還沒有應(yīng)用的報(bào)導(dǎo)，但在技術(shù)上可以說是有效的手段之一 [3] 。
高純鎳高純鎳的用途
如果從實(shí)用角度來看，對(duì)高純金屬的必要性可說明如下。金屬的性質(zhì)往往因含有微量雜質(zhì)而受到很大影響。因而，提高金屬的純度蘊(yùn)藏著這樣的可能性，即盡管金屬名稱相同，卻可創(chuàng)造出性質(zhì)不同的種類全新的全屬。如果這時(shí)顯示的性質(zhì)有效，則該金屬的用途就變得廣泛起來，另外，沒使用過的金屬往往也可以變成必*金屬。
若從基礎(chǔ)研究的角度來看，高純金屬的必要性在于制取純度盡可能高的金屬以弄清該金屬的本來性質(zhì)。由此出發(fā)，與實(shí)用方面的工業(yè)要求不同，基礎(chǔ)研究方面的要求沒有限度，雜質(zhì)含量要求無限接近。
假如再稍詳細(xì)一點(diǎn)研究金屬中的雜質(zhì)，就可把雜質(zhì)大致分為兩類一類是所謂化學(xué)雜質(zhì)，指混入的除該金屬元素以外的其它元素再一類是所謂的物理雜質(zhì)，指完整的晶格產(chǎn)生的偏移。研究這些雜質(zhì)與金屬物性的關(guān)系，有受化學(xué)雜質(zhì)，物理雜質(zhì)響大的物性以及不受多大影響的物性。
可以說鎳是高純提取進(jìn)行得較晚的金屬之一。我們認(rèn)為鎳的高純提取停滯不前的原因大概是因?yàn)殒囍饕糜阡撹F或特殊鋼，即鎳中的微量雜質(zhì)在合金中進(jìn)一步被稀釋，其影響變得極小。另外，即使鎳單獨(dú)使用時(shí)，如鍍鎳等單純作保護(hù)層，或者把鎳加入母體與其它層之間單純起連結(jié)作用。這樣即使進(jìn)行高純提取，在鎳的各種特性中人們所要利用的特性也不產(chǎn)生大的變動(dòng)，這樣的物性正是人們所主要利用的。
例如，如果要微妙地控制薄膜物量極小。也就是說厚度僅一個(gè)分子或一個(gè)原子上的電子流，或者要微妙地控制輕薄短小的最尖點(diǎn)上的光傳導(dǎo)狀態(tài)，則對(duì)所利用的物質(zhì)來說，極微量的雜質(zhì)將成為極重要的問題，但不能認(rèn)為對(duì)金屬鎳中雜質(zhì)的要求已達(dá)到這樣的水平。如前所述，從基礎(chǔ)研究的角度來說，當(dāng)然要求得到理想金屬，其化學(xué)雜質(zhì)為零，而且物理雜質(zhì)也為零。從實(shí)用角度來說，僅按所要求的物性控制化學(xué)雜質(zhì)或物理雜質(zhì)中的一方或根據(jù)不同情況控制雙方到必要的程度是經(jīng)濟(jì)的，而且也是所要求的。
另外，人們要求的物性多種多樣，既有單獨(dú)要求的，當(dāng)然也有視不同情況對(duì)一種材質(zhì)同時(shí)要求若干物性的。從基礎(chǔ)研究與實(shí)用兩個(gè)方面出發(fā)，希望著誕生能理想地滿足這樣要求的技術(shù)。換言之，也就是最終出現(xiàn)以原子水平的物質(zhì)設(shè)計(jì)為依據(jù)的材料制造技術(shù)或者沒計(jì)制造技術(shù) 。
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