[發明專利]一種含鎳生鐵制備硫酸鎳溶液和電池級磷酸鐵的方法

有效

• 申請號: 201710209609.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106829907B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 李文津;文定強;付海闊
• 申請（專利權）人: 廣東佳納能源科技有限公司;清遠佳致新材料研究院有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01G53/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 羅曉林

本發明公開了一種含鎳生鐵制備硫酸鎳溶液和電池級磷酸鐵的方法，包括以下步驟：原料預處理、酸浸處理、沉淀處理、磷酸鐵干燥處理、含鎳濾液萃取處理和反萃得到硫酸鎳溶液。本發明的含鎳生鐵制備硫酸鎳溶液和電池級磷酸鐵的方法具有工藝簡單、含鎳生鐵回收率高、成本低廉和產品性能好特點。

技術領域

本發明涉及冶金技術和新能源材料技術領域，特別是一種含鎳生鐵制備硫酸鎳溶液和電池級磷酸鐵的方法。

背景技術

近年來，隨著高品位硫化鎳礦的枯竭及氧化鎳礦的過度開采，低品位紅土鎳礦已經成為生產含鎳生鐵的主要原料。為了解決紅土鎳礦的合理利用問題，以低品位紅土鎳礦為原料，煤粉為還原劑，采用直接高溫還原法將礦石中的鎳和鐵的氧化物還原富集成中低鎳生鐵。目前對中低鎳生鐵的工業應用，對其研究也僅僅停留在將其作為冶煉不銹鋼原料的層面上，產品的附加值不高且處理成本較高。

而隨著新能源技術和儲能技術的發展，鋰離子電池由于具有工作電壓高、能量密度高、自放電小、壽命長、無記憶效應等優點，被廣泛應用于各種電子設備中。而與其它類型的化學電源體系不同，鋰離子電池的正負極材料仍在不斷創新和發展。以正極材料為例，目前市場上大量使用橄欖石狀的LiFePO4，而因為國家政策標準和行業標準的不斷提高，比容量更大、循環壽命更長、充放效率更高的層狀LiNixCoyMnz三元鎳基正極材料作為動力電池的主流正極材料也不斷發展。含鎳生鐵中含有兩種正極材料的原材料，其中鎳金屬更是目前市場上需求量較大的小金屬。利用中低品位的含鎳生鐵制備硫酸鎳和電池級磷酸鐵不僅能提高產品的附加值，還能降低中低含鎳生鐵的除雜的處理成本。

目前有關含鎳生鐵增值利用的方法還不多，中國發明專利CN 105170989 A公開了利用鎳鐵合金制備羰基鎳粉的方法和系統，采用的是高溫還原反應的方法，通過高溫熔化制粒，再與一氧化碳熱接觸再精餾處理分離，然后冷凝得到羰基鎳粉，這種方法雖然可行，且能提高鎳鐵的附加值，但是仍存在工藝復雜，能耗大等缺點不適合工業化。

中國發明專利CN 106119573 A公開了一種利用紅土鎳礦提取氧化鎳的方法及系統，其中涉及到的方法是將鎳鐵合金熔化制粒，然后進行選擇性氧化焙燒，再進行氨浸-蒸氨-煅燒處理得到氧化鎳產品。這種工藝可行，提高鎳鐵合金利用價值的同時減低鎳的生產成本。但是因為輔料消耗量大，能耗高，也不易推廣。

發明內容

本發明的最主要目的在于提供了一種含鎳生鐵制備硫酸鎳溶液和電池級磷酸鐵的方法，具有工藝簡單、含鎳生鐵回收率高、成本低廉和產品性能好特點。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種含鎳生鐵制備硫酸鎳溶液和電池級磷酸鐵的方法，包括以下步驟：

（1）原料預處理，含鎳生鐵經干燥、破碎成粉狀，并過篩進行成分檢測；

（2）酸浸處理，使用混合酸對步驟（1）所得篩下物進行常壓酸浸，經過固液分離后得到濾液，酸浸溫度為50～90°C，酸浸時間為3～8小時；

（3）沉淀處理，在使用沉淀劑保持步驟（2）中濾液pH值的條件下，同時加入氧化劑對濾液中的二價鐵進行氧化，采用控制結晶法制備磷酸鐵沉淀，反應后過濾、洗滌后得到含鎳濾液和磷酸鐵沉淀；

（4）磷酸鐵干燥處理，磷酸鐵固體經90～120°C真空干燥后得到電池級無水磷酸鐵產品；

（5）含鎳濾液萃取處理，將步驟（3）中的含鎳濾液進行收集，使用已稀釋后的萃取劑萃取鎳，靜置，分離得到含鎳萃取有機相和含雜質萃余液。

（6）反萃得到硫酸鎳溶液，用3～5mol/L的H₂SO₄溶液從步驟（5）得到的含鎳萃取有機相中反萃取鎳，得到純凈的硫酸鎳溶液，萃取有機相可重新皂化循環利用。