[發明專利]可重復使用的多金屬鹽為絡合劑從鎳溶液中除雜的方法

有效

• 申請號: 202010963175.8
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112226629B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 吳芳;龍全安;羅愛平
• 申請（專利權）人: 廣東芳源環保股份有限公司;江門市芳源新能源材料有限公司
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22B3/44;C22B3/22;C22B3/40
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 賀育武;馮劍明

本發明公開了一種可重復使用的多金屬鹽為絡合劑從鎳溶液中除雜的方法，利用多元素與雜元素形成雜多酸，使鎳溶液中的雜元素以雜多酸的形式絡合，在鎳溶液中去除Si、P等雜質上，獲得了明顯的效果。同時對雜多酸萃取劑中負載有機經反萃后回收，并對多元素組分經沉淀后回收，對經酸化后的第一酸性介質溶液，重新配酸調節濃度后回收等，大部分參與反應工序的材料得以回收重新進入下一批次的反應，對低成本地獲得電池級鎳溶液具有十分重要的意義，具有效率高，收率高，成本低的優勢。

技術領域

本發明涉及濕法冶金生產技術領域，具體涉及一種可重復使用的多金屬鹽為絡合劑從鎳溶液中除雜的方法的方法。

背景技術

鎳鈷錳三元正極材料是一種新型鋰離子電池正極材料，具有容量高、熱穩定性好、價格低廉等優點，可廣泛用于小型鋰電池及鋰離子動力電池，是一種非常接近于鈷酸鋰的產品，其性價比遠高于鈷酸鋰，容量比鈷酸鋰高10～20％，是最有可能取代鈷酸鋰的新型電池材料之一，被稱為第三代鋰離子電池正極材料，其正極材料國內年需求量以20％的年增長速度逐漸取代鈷酸鋰。目前，三元正極材料前驅體的生產采用高純硫酸鎳、高純硫酸鈷和高純硫酸錳等為主要原料，對高純硫酸鎳的需求量很大。

鎳濕法冶煉中得到的鎳溶液，其中含有鈷、錳、鈣、鎂、鉛、硅、磷等雜質，通常利用萃取法和沉淀法對鈷、錳、鈣、鎂、鉛進行針對性的除雜后用于鎳板及鎳鹽晶體的制備，但對雜質硅、磷沒有相應的處理工藝，體系中的硅含量維持在0.1～1g/L之間。隨著鎳鹽產品在鋰離子電池正極材料中的不斷應用，對其雜質含量的要求也越來越高，尤其是雜質硅和磷，由于生產過程中不可避免會再次引入，因此對原料中硅和磷含量要求更高。

關于溶液中深度除硅方法的研究，主要集中在氧化鋁生產過程中鋁酸鈉溶液的除硅研究，大多數使用不同脫硅劑在鋁酸鈉溶液中常壓或加壓除硅的方法。另外，通過晶種活化處理或者加入赤泥的方法，將鋁酸鈉溶液中的二氧化硅含量降低至1g/L左右。或者采用制堿工業中的廢棄物制備的Friedel鹽(3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O)或者含氯化鎂的鹵水制備的鎂鋁水滑石(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)作為脫硅劑，能夠將至少60％或80％的二氧化硅從鋁酸鈉溶液中脫除，深度脫硅的同時實現了廢棄資源的再利用。除此之外，還有利用氧化鈣和EDTA進行加壓深度除鋁酸鈉溶液中的硅和鐵，使溶液中硅濃度低于0.67mg/L。

上述除硅的方法主要針對其他體系高硅溶液中的雜質硅的脫除，鎳溶液中深度除硅的方法還未見報道，上述方法除雜后的溶液中硅含量仍在0.2g/L(200ppm)以上，該類方法不能達到深度脫硅的目的；同時除雜過程中除硅劑的加入會向溶液中引入其他雜質離子，增加后續工藝的除雜負擔。

發明內容

發明人長期工作在濕法冶金技術領域一線，從事相關廢棄金屬綠色回收及提純工作。發現了通過調節鎳溶液中的pH值可以去除Si，但是該方法上限約為40mg/L左右，無法獲得雜質含量更低的高純度的鎳溶液。另外一方面，用pH調節法去除Si的同時，還會導致Ni的部分損失，同時很難兼顧對P地處理，依然殘留在水相中，后續含P廢水地處理耗時耗力，成本高。

除此之外，發明人還采用過對鎳溶液(如硫酸鎳)重結晶法，以求獲得高純度的鎳溶液。該方法雖然最終幫助發明人實現了發明目的，但是所得的鎳溶液(如硫酸鎳)的收率不太理想，一般Si含量在5mg/L及以下時，硫酸鎳的收率約70％上下，原材料浪費較大，成本高，并且重結晶法涉及溶液的多次蒸發，能耗高。后續發明人又采用了萃取劑多次進行“全萃-全反萃”的方法進行提純處理，也獲得了高純度的鎳溶液(如硫酸鎳)，使Si殘留在萃余液，但是該方法需要使用的萃取劑量大，多次萃取-反萃取的成本也很高。