[發明專利]一種紅土鎳礦中黃鐵礬法提取鐵制備磷酸鐵鋰的方法

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• 申請號: 201811336730.3
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109081322A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 常龍嬌;劉佳囡;劉連利;王雪嬌;徐姝穎;王莉麗;張富勝
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B32/05;C01C1/246;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

一種紅土鎳礦中黃鐵礬法提取鐵制備磷酸鐵鋰的方法。該方法包括以下步驟：(1)將紅土鎳礦磨細后與硫酸銨混合焙燒，焙燒熟料經溶出、過濾，得到硅微粉和濾液；(2)溶出濾液經黃氨鐵礬除鐵后得到鎳富集液和黃氨鐵礬；(3)黃氨鐵礬經過水解、過濾后得到硫酸銨溶液和三氧化二鐵；(4)三氧化二鐵與碳酸鋰、磷酸二氫銨和葡萄糖按照一定比例混合均勻后，在氫氣氣氛下，750℃，焙燒6h，得到鋰離子電池正極材料LiFePO₄/C。本發明針對紅土鎳礦未能合理利用的現狀，開展紅土鎳礦高附加值綜合利用的研究，黃鐵礬法提取鐵制備鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰，無三廢排放，實現Fe元素的高附加值利用。

技術領域：

本發明屬于紅土鎳礦濕法冶金技術領域，具體涉及一種紅土鎳礦中黃鐵礬法提取鐵制備磷酸鐵鋰的方法。

背景技術：

占世界鎳資源70％的紅土鎳礦成為提取鎳的主要資源，低品位紅土鎳礦由于鎳品位低(1％左右)、鐵含量高(20％左右)，主要采取濕法冶金工藝提取鎳等有價元素。相較于火法工藝，濕法工藝簡單、成本低，同時可以有效回收紅土鎳礦中鈷元素。

濕法工藝根據浸出劑和浸出條件的不同可分為氨浸法、高壓酸浸法、常壓酸浸法、微生物浸出法等。常壓酸浸是目前紅土鎳礦處理工藝研究較為熱門的方向，常壓酸浸紅土鎳礦，鎳的浸出率可達93％，鐵的浸出率可降低至30％；在浸出溫度較低、壓力較小的溫和條件下，充分回收了鎳、鈷和鎂，較好的解決了鎳鈷的高效浸出和鎂的合理利用問題；采用加壓濕法氯化浸出、萃取鎳(鈷)鐵分離、氯化鎂高溫水解的工藝回收鎳、鈷、鐵、鎂，同時實現了鹽酸的閉路循環。微生物浸出法是比較環保的紅土鎳礦處理方法，借助于某些特定微生物的生物活性催化作用使金屬元素從礦石中有效地溶解出來，但工業放大過程的浸出率極不穩定，對于浸出率低的礦物須重新進行化學浸出。因此，微生物浸出的工業化受到嚴重阻礙。

濕法新工藝從發展循環經濟的角度出發，綜合利用了鎳、鈷、鎂等元素，并考慮了原料的循環利用，但低品位紅土鎳礦中的主要雜質鐵元素，除雜后沒有得到高附加值的應用。此外，酸法處理工藝礦石中含量較高的硅沒有加以利用，也存在著廢渣排放問題。

正極材料作為鋰離子動力電池四大材料的核心材料，對電池的最終性能起著至關重要的作用，動力電池的性能優化往往依托于正極材料的技術突破，因此正極材料的研究成為當前鋰離子動力電池最為關注的板塊。特別是以磷酸鐵鋰(LiFePO₄)為代表的磷酸鹽材料，由于穩定的電化學性能和極高的安全性而受到廣泛關注，磷酸鐵鋰電池已被廣泛而大規模應用于電動汽車、規模儲能、備用電源等領域。

三價鐵化合物(如FePO₄、Fe₂O₃)具有原材料來源廣、價格低廉、可揮發組分少等優點，因此成為商業化制備LiFePO₄的較佳選擇。FePO₄原料易吸濕，化學組成不穩定，實際為FePO₄·xH₂O(0<x<2)，在生產使用中不易定量，造成產品不穩定，使用前一般都需要熱處理排水工藝，增加能耗，且由于是復合鹽，價格較貴。

發明內容：

本發明的目的在于解決紅土鎳礦未能合理利用的問題，提出了黃鐵礬法提取鐵制備鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的方法，實現Fe元素的高附加值利用。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種紅土鎳礦中黃鐵礬法提取鐵制備磷酸鐵鋰的方法，包括如下步驟：

(1)研磨：紅土鎳礦經干燥、破碎、磨細至200目以下，得到紅土鎳礦粉料；

(2)混料：按物質的量比，紅土鎳礦粉料:硫酸銨＝1:(0.8～1.6)，紅土鎳礦粉料與硫酸銨均勻混合，得到混合物料；