[發(fā)明專利]一種金屬鎳酸溶解液反萃負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相制備三元料液的方法

有效

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• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109706328B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亮;張臻;胡澤星;周曜;易曉新;顧才國;劉志;吳澤盈
• 申請（專利權(quán)）人: 金馳能源材料有限公司;湖南長遠(yuǎn)鋰科股份有限公司
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22B47/00
• 代理公司: 長沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 毛志杰

本發(fā)明提供了一種金屬鎳酸溶解液反萃負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相制備三元料液的方法，具體為：將金屬鎳加入純水中并攪拌，然后加入濃硫酸，靜置后壓濾，得到鎳酸溶解液；用純水稀釋鎳酸溶解液，加入雙氧水，攪拌進(jìn)行反應(yīng)；將反應(yīng)后的鎳酸溶解液作為反萃劑加入到負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相中，經(jīng)過多級反萃，得到含鎳鈷錳的反萃液和反萃有機(jī)相，含鎳鈷錳的反萃液即為三元料液，反萃有機(jī)相進(jìn)入反萃鐵段，實(shí)現(xiàn)有機(jī)相再生。該方法避免了金屬鎳酸溶時(shí)雙氧水的使用，降低了生產(chǎn)成本；通過控制浸出液余酸濃度，提高了反應(yīng)效率；浸出液中微量鐵氧化后通過反萃鈷鎳錳負(fù)載有機(jī)相脫除，減少浸出液除鐵工序的同時(shí)避免了固體廢物的產(chǎn)生，且金屬鎳鈷錳無損失，提高了金屬回收率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕法冶煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬鎳酸溶解液反萃負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相制備三元料液的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著鋰離子電池應(yīng)用場景的不斷拓展與延伸，鋰離子電池的容量要求越來越高，高能量密度技術(shù)路線成為行業(yè)共識(shí)，三元材料尤其是高鎳三元材料正逐步替代磷酸鐵鋰，成為主流動(dòng)力電池正極材料。隨著下游需求增速提高，三元電池產(chǎn)能將逐年增加，預(yù)計(jì)2018～2020年三元?jiǎng)恿﹄姵氐男枨罅糠謩e可達(dá)31.48GWh、52.42GWh及92.64GWh，年復(fù)合增速高達(dá)43.3％。隨著三元電池材料的迅猛發(fā)展，鎳鈷資源的需求量也將越來越大。作為三元材料鎳元素原材料的硫酸鎳雖然2017年供應(yīng)大于需求，但三元材料廠商的擴(kuò)張速度仍高于硫酸鎳產(chǎn)能約56.5％的擴(kuò)張速度，因而導(dǎo)致硫酸鎳供應(yīng)將出現(xiàn)短缺，預(yù)計(jì)到2020年將出現(xiàn)近10萬噸硫酸鎳缺口。因此，建立穩(wěn)定的原材料供應(yīng)鏈，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝以降低成本，對企業(yè)保持良好的生存狀況至關(guān)重要。

目前制備硫酸鎳的方式主要分為兩種，一種是以鎳中間品為原料，包括氧化鎳、氫氧化鎳或含鎳廢料等，另一種是直接以金屬鎳為原料，包括電解鎳、鎳粉和鎳豆等。以鎳中間品為原料，目前通常采用還原酸浸—化學(xué)沉淀除雜—萃取分離的工藝，最終通過硫酸反萃得到硫酸鈷及硫酸鎳產(chǎn)品。以金屬鎳制備硫酸鎳主要采用直接酸溶法，原料以鎳粉及鎳豆為主，目前一般采用硫酸加雙氧水浸出—氧化中和法去除微量鐵的工藝。該工藝中鎳溶解涉及的反應(yīng)方程式為：Ni+H₂SO₄+H₂O₂＝NiSO₄+2H₂O，浸出過程中需要加入雙氧水作為氧化劑防止金屬鎳鈍化，雙氧水理論消耗量為6.3t/t-Ni(雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5％)，實(shí)際生產(chǎn)中利用高濃度硫酸反應(yīng)后再加雙氧水，雙氧水消耗量在300～400kg/t-Ni之間。因金屬鎳酸溶解液中含有微量鐵(10～50mg/L)，需增加氧化中和除鐵工序，除鐵過程是將鐵以膠體氫氧化鐵形式除去，生成的氫氧化鐵膠體中會(huì)夾帶硫酸鎳，同時(shí)還可能生成氫氧化鎳沉淀導(dǎo)致鎳損失，損失率在0.3％-0.5％之間。此外，負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相反萃過程還需消耗硫酸，按1mol金屬離子需消耗2mol氫離子算，硫酸單耗量為1.67t/t-Ni。因此，雖然該工藝具有生產(chǎn)能力大的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在雙氧水消耗大，反應(yīng)速度慢，微量鐵去除產(chǎn)生固體廢渣導(dǎo)致鎳回收率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種金屬鎳酸溶解液反萃負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相制備三元料液的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種金屬鎳酸溶解液反萃負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相制備三元料液的方法，包括以下步驟：

(1)將金屬鎳加入純水中并攪拌，然后加入濃硫酸，靜置后壓濾，得到鎳酸溶解液；

(2)用純水稀釋步驟(1)后的鎳酸溶解液，加入雙氧水，攪拌進(jìn)行反應(yīng)；

(3)將步驟(2)后的鎳酸溶解液作為反萃劑加入到負(fù)載鎳鈷錳有機(jī)相中，經(jīng)過多級反萃，得到含鎳鈷錳的反萃液和反萃有機(jī)相，含鎳鈷錳的反萃液即為三元料液，反萃有機(jī)相進(jìn)入反萃鐵段，實(shí)現(xiàn)有機(jī)相再生。