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一、六水硫酸镍的理化特性与干燥难点

1. 热分解特性：
   • 六水硫酸镍在加热过程中逐步脱水：约 100℃失去 4 个结晶水，150~200℃失去剩余 2 个结晶水生成无水硫酸镍（NiSO?）；温度超过 800℃时可能分解为 NiO、SO?等气体，因此干燥温度需控制在 200℃以下，避免产物分解或杂质生成。
   • 水溶液呈酸性（pH≈4.5），高温下酸性增强，对金属设备有一定腐蚀性。
2. 物料状态与干燥目标：
   • 进料通常为硫酸镍溶液（浓度约 20%~30%）或结晶湿料（含水率 10%~30%），需干燥至无水硫酸镍粉末（含水率≤0.5%），要求产物粒径均匀、不结块，避免镍尘飞扬。
3. 毒性与环保要求：
   • 镍盐具有毒性，粉尘吸入可能导致呼吸道刺激，干燥过程需严格控制粉尘泄漏；尾气中可能含微量镍尘及酸性气体（如 SO?），需达标处理。

二、旋转闪蒸干燥机的针对性设计

1. 设备材质选型

• 主体材质：
  • 干燥室、转子、进料器等与物料接触部件选用316L 不锈钢（抗酸性溶液腐蚀）或双相不锈钢（如 2205）（耐氯化物及中等浓度硫酸腐蚀），避免普通碳钢因腐蚀导致镍盐中混入 Fe2?等杂质；
  • 若处理高浓度硫酸镍或长期运行，可考虑内壁喷涂碳化钨涂层或衬耐酸陶瓷，增强耐磨性与耐蚀性。
• 密封与轴承系统：
  • 采用氟橡胶或聚四氟乙烯（PTFE）密封件，防止酸性气体泄漏；轴承部位设置独立风冷或水冷系统，避免高温下润滑油碳化失效，同时加装防护罩防止镍尘侵入。

2. 工艺参数优化

• 温度控制：
  • 进风温度设定为 180~220℃（根据热重分析调整，确保结晶水完全脱除且不分解），出风温度控制在 80~100℃，保证产物含水率≤0.1%；
  • 采用导热油或蒸汽间接加热热空气，避免明火加热导致局部过热，同时配置温度传感器实时监控干燥室中部温度（建议≤180℃）。
• 旋转与气流参数：
  • 转子转速 1500~2500 r/min，通过高速旋转将湿料粉碎成 50~100 μm 的颗粒，增大传热面积；
  • 热空气以 15~20 m/s 的切向速度进入干燥室，形成螺旋气流，物料停留时间控制在 8~12 秒，确保脱水均匀，避免因停留时间过长导致过热分解。

3. 进料与防黏壁设计

• 进料系统：
  • 液态进料采用螺杆泵搭配压力式雾化器（雾化压力 2~4 MPa），将溶液雾化成细雾；湿料进料可搭配螺旋进料器，与热空气预混合后进入干燥室，防止结块；
• 防黏壁措施：
  • 干燥室锥段角度设计为 60°~70°，减少物料滞留；转子刀片与内壁间隙≤2 mm，通过旋转刮除黏附物料；内壁可抛光至粗糙度 Ra≤0.8 μm，降低物料黏附概率。

三、安全与环保防护措施

1. 粉尘控制与尾气处理：
   • 干燥系统采用负压操作（-500~-1000 Pa），避免镍尘泄漏；尾气先经布袋除尘器（滤材选用 PTFE 覆膜滤袋，耐温≥120℃）捕集镍尘，再通过碱液（NaOH）喷淋塔吸收可能的酸性气体（如 SO?），确保排放镍浓度≤1.0 mg/m3（参照《大气污染物综合排放标准》GB 16297）。
2. 防爆与防静电设计：
   • 虽然硫酸镍不易燃，但干燥过程中镍尘可能达到爆炸极限（约 30~50 g/m3），需控制氧含量≤12%（通过氮气吹扫维持微正压），设备接地电阻≤4 Ω，避免静电积聚；
   • 安装爆破片（爆破压力 0.2~0.3 MPa），防止干燥室内部压力骤升。
3. 职业健康防护：
   • 操作区设置局部排风罩，镍尘职业接触限值 PC-TWA 为 0.5 mg/m3（按 Ni 计），需配备防尘口罩、防护服及护目镜，定期检测车间镍浓度。

四、产品质量控制要点

• 粒径与结晶形态：
  干燥后无水硫酸镍粒径需控制在 D50=30~80 μm（可通过调整转子转速、分级器叶片角度实现），避免过细粉尘导致流动性差或过粗颗粒含水率超标；
• 纯度与杂质控制：
  严格控制材质腐蚀引入的 Fe、Cr 等金属离子（要求 Fe≤0.001%，Cr≤0.0005%），干燥后产物纯度需≥99.5%（以 NiSO?计），通过 ICP-MS 检测杂质含量；
• 含水量监测：
  在线检测出风湿度与产物含水量，实时调整进风量与温度，确保终产品含水量稳定。

五、与其他硫酸盐干燥的差异点

1. 毒性控制：需重点防范镍尘泄漏，尾气处理系统需同时兼顾除尘与酸性气体吸收；
2. 温度敏感：脱水温度接近分解温度，需 控温，避免产物分解导致镍含量下降；
3. 材质要求：酸性环境下对不锈钢材质的耐蚀性要求更高，需避免镍盐中混入金属杂质影响下游应用（如电池材料、电镀液等）。

旋转闪蒸干燥机现场实拍图：