背景及概述^[1][2]

碳酸鎳主要有正碳酸鎳、堿式碳酸鎳和酸式碳酸鎳。碳酸鎳又有無(wú)水物、三水合物及六水合物。堿式碳酸鎳又有兩種形態(tài)： 即2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O和NiCO₃· 2Ni(OH)₂·4H₂O。 無(wú)水物碳酸鎳為淺綠色斜方晶系結(jié)晶。加熱至400℃分解為二氧化碳及氧化鎳。幾乎不溶于水(25℃時(shí)為0.0093)，溶于含二氧化碳的水中。易溶于酸。

六水合物[NiCO₃·6H₂O)。市售品多為六水合物。淺綠色結(jié)晶。受熱脫水后為無(wú)水物。 溶于碳酸銨水溶液，成為藍(lán)綠色溶液，濃縮后，可生成復(fù)鹽(NH₄)HCO₃·NiCO₃·4H₂O。與碳酸鈉及碳酸鉀的水溶液，可制得綠色復(fù)鹽兩種堿式碳酸鎳均為立方晶系綠色結(jié)晶。 酸式碳酸鎳[Ni₃H₂(CO₃)₄]，難溶于水，溶于二氧化碳飽和水溶液，但釋放二氧化碳后，變成碳酸鎳(NiCO₃)沉淀。

應(yīng)用癥^[1][2][3]

碳酸鎳可用作玻璃、瓷器的顏料；其他鎳化合物的原料；催化劑。其應(yīng)用舉例如下：

1. 利用碳酸鎳和固體氨基磺酸制備氨基磺酸鎳。

該方法首先將固體氨基磺酸直接加入到漿化的碳酸鎳中發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，制備出高濃度的氨基磺酸鎳溶液，然后將該氨基磺酸鎳溶液依次經(jīng)過蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、干燥得到氨基磺酸鎳產(chǎn)品。本發(fā)明方法制備原料單一，工序簡(jiǎn)單，不用添加催化劑等物質(zhì)，既避免了引發(fā)劑加入導(dǎo)致的副反應(yīng)發(fā)生，提高了氨基磺酸鎳產(chǎn)品純度，又得到了高濃度的氨基磺酸鎳溶液，縮短了蒸發(fā)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)率。

2. 碳酸鎳用于改善燒結(jié)錳銅阻尼合金性能。

利用碳酸鎳熱分解、氫還原產(chǎn)生的高活性鎳促進(jìn)燒結(jié)，釋放出來的CO2、H2O氣體阻止燒結(jié)坯表面形成致密封閉層，提高燒結(jié)體的均勻性，使得在氫氣氣氛下燒結(jié)就可以得到大尺寸的錳銅燒結(jié)體，在氫氣作用下熱解、還原和燒結(jié)。具體步驟為碳酸鎳分解：300～450℃保溫1～4小時(shí)；氧化鎳還原：400～550℃保溫1～4小時(shí)；燒結(jié)：850~950℃保溫時(shí)間為1~4小時(shí)；升溫速度5～10℃/分鐘。

該方法可燒結(jié)合金直徑達(dá)100mm、長(zhǎng)度達(dá)220mm，密度為5.18～5.73g/cm3，硬度為49～95HRF，彎曲強(qiáng)度為126～278MPa的錳銅阻尼合金。采用碳酸鎳代替鎳粉做為鎳元素的供體的主要作用是：

① 碳酸鎳熱分解產(chǎn)生的微細(xì)鎳元素具有低的熔點(diǎn)，能夠在較低的溫度將單 質(zhì)錳粉熔合，從而減少熱阻界面，提高燒結(jié)坯料的熱導(dǎo)性和溫度均勻性，從而提高錳銅燒結(jié) 合金的均勻性；

② 在碳酸鎳分解的溫度范圍，壓坯表面還沒有實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化，因此碳酸鎳分解產(chǎn)生的水和二氧化碳?xì)怏w不斷排出壓制坯表面，阻止壓坯表面形成致密封閉層，使表面處于多孔狀態(tài)，在低溫加熱階段，有利于混合粉的表面吸附水的排出；在高溫?zé)Y(jié)階段，有利于氫氣進(jìn)入燒結(jié)體，起到還原少量氧化金屬元素的作用；

③ 碳酸鎳為細(xì)微粉末，不容易發(fā)生塑性粘接，因此利于成分混合均勻；

④ 分解所得的微細(xì)高能狀態(tài)鎳粉，容易跟錳、銅、鐵、鋁等元素發(fā)生燒結(jié)擴(kuò)散，從而促進(jìn)液相形成和燒結(jié)過程。

制備^[4]

一種氧化亞鎳前驅(qū)體碳酸鎳的合成方法，步驟如下：

1）并流、低pH值合成粗碳酸鎳：在合成槽中加水浸沒至攪拌槳葉，開啟攪拌，緩慢通入蒸汽升溫至70～80℃，分別按照3m³/h、2m³/h流速并流加入40g/L硫酸鎳溶液和120g/L碳酸鈉溶液，控 制合成終點(diǎn)pH值6.9～7.1，過濾得濾液、濾餅；

2）漿化、高pH值堿浸脫硫：將上步的濾餅加入堿浸槽中加水浸沒至攪拌槳葉，開啟攪拌，緩慢通入蒸汽升溫至80～90℃，按照水、濾餅3:1的比例繼續(xù)加水漿化碳酸鎳30分鐘，加入120g/L碳酸鈉溶液調(diào)整pH值至9.20～9.50，過濾得濾液、濾餅，過量的碳酸鈉與碳 酸鎳濾餅中夾帶的SO₄^2-反應(yīng)生成硫酸鈉溶液脫除硫；

3）漿化、洗滌脫鈉：將上步的濾餅加入堿浸槽中加水浸沒至攪拌槳葉，開啟攪拌，緩慢通入蒸汽升溫至80～90℃，按水、濾餅5:1的比例繼續(xù)加水漿化碳酸鎳30分鐘，過濾得濾液、濾餅，碳酸鎳濾餅中夾帶的Na+脫除進(jìn)入濾液。

該方法較傳統(tǒng)合成高純碳酸鎳方法有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，加工成本、投資費(fèi)用大幅度降低，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高。碳酸鎳合成脫鎂可以將50%鎂從上清液開路脫除，堿浸脫硫可以將70%硫從上清液開路脫除，洗滌脫鈉可以將70%鈉從上清液開路脫除，確保高純碳酸鎳雜質(zhì)Ca、Mg、S、Na合量≤0.8%，高純碳酸鎳達(dá)到國(guó)家一級(jí)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。氧化亞鎳Ca、Mg、S、Na合量≤1%，氧化亞鎳產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)家優(yōu)級(jí)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

化工試劑使用種類少、采購(gòu)便利，價(jià)格便宜，加工成本低、金屬回收率高，設(shè)備材質(zhì)要求低，投資費(fèi)用低，技術(shù)門檻低，方法簡(jiǎn)單方便，效果好，碳酸鎳品質(zhì)好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，加工成本低、經(jīng)濟(jì)性好，利潤(rùn)高，便于產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用，水資源循環(huán)利用，是一種值得推廣低成本、低能耗、高效益的綠色產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。

主要參考資料

[1] 實(shí)用精細(xì)化工辭典

[2] 秦雪萍；趙德；明鍵偉.一種利用碳酸鎳和固體氨基磺酸制備氨基磺酸鎳的方法.CN201810291858.6 ，申請(qǐng)20180403

[3] 羅豐華；薛麗珊；盧鳳雙；張建福；趙棟梁；朱警.碳酸鎳用于改善燒結(jié)錳銅阻尼合金性能的方法.CN201611135461.5 ，申請(qǐng)日20161212

[4] 曾輝；丁冬久；馮玉潔；丁慶華；魏剛；陳守權(quán)；任保佑.一種氧化亞鎳前驅(qū)體碳酸鎳的合成方法.CN201610106501.7，申請(qǐng)20160226