CN103601257B - 一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法 - Google Patents
一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法，包括以下工艺流程：A.碱性氧化；B.洗涤；C.酸溶。本发明的一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法具有工艺简单实用、生产成本低、设备投资少且环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种除钴锰的方法，特别是涉及一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法。
背景技术
近年来，硫酸镍产品在多个领域都有较大的发展。第一、在三元材料锂电池方面的应用。三元材料锂电池在国民生活中得到越来越广泛的应用，比如锂离子二次电池镍钴锰523、333及701515等在手提电脑、移动通讯、电动工具等方面具有广泛应用。镍在其中的比例都较大，而其前驱体的镍源为硫酸镍。第二、在电镀行业的应用。硫酸镍可用于电镀行业镀镍。第三、在镍盐方面的应用。硫酸镍是生产其他镍盐如硫酸镍铵、氧化镍、碳酸镍等的主要原料。第四、在镍电池方面的应用。硫酸镍可间接用于制备镍镉电池、镍氢电池等。由上可知，硫酸镍产品有着巨大的市场前景。制备硫酸镍一般采用红土镍矿或其中间产品氢氧化镍钴锰为原料，除钴锰为其制备过程中重要工序，一般采用萃取法或黑镍氧化法除去硫酸镍溶液中的钴锰。这两种方法生产成本高，工艺较复杂。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种成本低、工艺简单实用、设备投资少且更为环保的硫酸镍溶液除钴锰的方法。
本发明的一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法，包括以下步骤：
A.碱性氧化：将Ni、Co、Mn元素的重量百分比含量分别为9%～12%、0～2%、0～3%，D50为2μm-50μm的氢氧化镍钴锰xNi(OH)2·yCo(OH)2·zMn(OH)2细小颗粒均匀分散在水或洗液中形成悬浊液，固液比为1:2～1:4，再加入重量百分比为30%～40%的氢氧化钠溶液，搅拌30～60min，控制悬浊液中液相pH为12～14，然后在常温下滴加重量百分比为8%～12%的次氯钠酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为氢氧化镍钴锰中钴锰总质量的1.02～1.5倍，搅拌反应30～60min，经压滤得到碱性氧化固体混和物；
B.洗涤：将上述步骤A得到的碱性氧化固体混和物用水洗涤3～6次，直至碱性氧化固体混和物呈中性，洗涤时固液比为1:3～1:5，洗液返回至步骤A循环使用；
C.酸溶：在反应釜中加入以B步骤洗涤后的碱性氧化固体混和物为固体量的按照固液比为1:0.2～1:0.6计算需要的水，开启搅拌，往反应釜内加入上述步骤B洗涤后的碱性氧化固体混和物，同时滴加重量百分比为60%～98%的硫酸，滴加的流速3升/分钟，控制液相pH为1～5，在50～100℃下反应0.5～3小时，再经压滤得到含钴锰离子浓度较低的硫酸镍溶液。
具体分析：所述步骤A的化学反应方程式如下：
2Ni(OH)2+NaClO+H2O=2Ni(OH)3+NaCl
2Co(OH)2+NaClO+H2O=2Co(OH)3+NaCl
Mn(OH)2+NaClO=MnO2+NaCl+H2O
所述步骤B的化学反应方程式如下：
Ni(OH)2+H2SO4=NiSO4+2H2O
Co(OH)2+H2SO4=CoSO4+2H2O
Mn(OH)2+H2SO4=MnSO4+2H2O
2Ni(OH)3+MnSO4+H2SO4=MnO2↓+2NiSO4+4H2O
Ni(OH)3+CoSO4=Co(OH)3↓+NiSO4
本发明的一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法，采用上述步骤，相对于现有技术而言，采用碱性氧化、洗涤及酸溶三个简单步骤即可除去硫酸镍溶液中大量的钴锰，工艺简单实用，且设备投资少。除钴锰不需额外加入昂贵的黑镍，而是采用价格较低的次氯酸钠氧化氢氧化镍制备得到的中间产物黑镍，生产成本低，本发明除钴锰不需使用有机萃取剂，减少了环境污染，生产对环境友好。
附图说明
图1本发明一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰方法的工艺流程图。
具体实施方式：
本发明的一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法，请参考图1，包括以下步骤：
A.碱性氧化：将Ni、Co、Mn元素的重量百分比含量分别为9%～12%、0～2%、0～3%，D50为5μm(不能出现约字，因为不清楚，但是可以使用范围值表示)的氢氧化镍钴锰xNi(OH)2·yCo(OH)2·zMn(OH)2细小颗粒均匀分散在水或洗液中形成悬浊液，固液比为1:2～1:4，再加入重量百分比为30%～40%的氢氧化钠溶液，搅拌30～60min，控制悬浊液中液相pH为12～14，然后在常温下滴加重量百分比为8%～12%的次氯钠酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为氢氧化镍钴锰中钴锰总质量的1.02～1.5倍，搅拌反应30～60min，经压滤得到碱性氧化固体混和物；
B.洗涤：将上述步骤A得到的碱性氧化固体混和物用水洗涤3～6次，直至碱性氧化固体混和物呈中性，洗涤时固液比为1:3～1:5，洗液返回至步骤A循环使用；
C.酸溶：在反应釜中加入以B步骤洗涤后的碱性氧化固体混和物为固体量的按照固液比为1:0.2～1:0.6计算需要的水，开启搅拌，往反应釜内加入上述步骤B洗涤后的碱性氧化固体混和物，同时滴加重量百分比为60%～98%的硫酸，滴加的流速3升/分钟，控制液相pH为1～5，在50～100℃下反应0.5～3小时，再经压滤得到含钴锰离子浓度较低的硫酸镍溶液。
具体分析：所述步骤A的化学反应方程式如下：
2Ni(OH)2+NaClO+H2O=2Ni(OH)3+NaCl
2Co(OH)2+NaClO+H2O=2Co(OH)3+NaCl
Mn(OH)2+NaClO=MnO2+NaCl+H2O
所述步骤B的化学反应方程式如下：
Ni(OH)2+H2SO4=NiSO4+2H2O
Co(OH)2+H2SO4=CoSO4+2H2O
Mn(OH)2+H2SO4=MnSO4+2H2O
2Ni(OH)3+MnSO4+H2SO4=MnO2↓+2NiSO4+4H2O
Ni(OH)3+CoSO4=Co(OH)3↓+NiSO4
本发明的一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法，采用上述步骤，相对于现有技术而言，采用碱性氧化、洗涤及酸溶三个简单步骤即可除去硫酸镍溶液中大量的钴锰，工艺简单实用，且设备投资少。除钴锰不需额外加入昂贵的黑镍，而是采用价格较低的次氯酸钠氧化氢氧化镍制备得到的中间产物黑镍，生产成本低，本发明除钴锰不需使用有机萃取剂，减少了环境污染，生产对环境友好。
实施例1：
A.碱性氧化：将2000kg氢氧化镍钴锰细小颗粒均匀分散在4000kg水中形成悬浊液，再加入30%（wt%）的氢氧化钠溶液，搅拌60min，控制悬浊液中液相pH为12，然后在常温下滴加257Kg的12%（wt%）的次氯酸钠溶液，搅拌反应60min，经压滤得到1800kg碱性氧化固体混和物，氢氧化镍钴锰中Ni、Co、Mn三种元素的质量百分数分别为12%，1%，2%；其中：wt%为重量百分比；
B.洗涤：将上述步骤A得到的碱性氧化固体混和物用水洗涤6次，直至碱性氧化固体混和物呈中性，每次用6000kg水洗涤，洗涤水返回步骤A；
C.酸溶：在反应釜中加入450kg水，开启搅拌，往反应釜内加入上述步骤A洗涤后的碱性氧化固体混和物的同时滴加98%（wt%）的硫酸，控制液相pH为3.5，在80℃下反应3小时，再经压滤得到含钴锰离子浓度较低的硫酸镍溶液，经分析，硫酸镍溶液中的Ni、Co、Mn的浓度分别为：Ni：110g/L，Co：0.02g/L，Mn:0.003g/L。
实施例2：
A.碱性氧化：将1000kg氢氧化镍钴锰细小颗粒均匀分散在4000kg洗液中形成悬浊液，再加入40%（wt%）的氢氧化钠溶液，搅拌30min，控制悬浊液中液相pH为14，然后在常温下滴加315Kg重量百分比为10%的次氯酸钠溶液，搅拌反应30min，经压滤得到930kg碱性氧化固体混和物，氢氧化镍钴锰中Ni、Co、Mn三种元素的质量百分数分别为9%，2%，3%；
B.洗涤：将上述步骤A得到的碱性氧化固体混和物用水洗涤3次，直至碱性氧化固体混和物呈中性，每次用4000kg水洗涤，洗涤水返回步骤A；
C.酸溶：在反应釜中加入400kg水，开启搅拌，往反应釜内加入上述步骤B洗涤后的碱性氧化固体混和物的同时滴加60%（wt%）的硫酸，控制液相pH为4，在100℃下反应1小时，再经压滤得到含钴锰离子浓度较低的硫酸镍溶液，经分析，硫酸镍溶液中的Ni、Co、Mn的浓度分别为：Ni：90g/L，Co：0.01g/L，Mn:0.004g/L。
实施例3：
A.碱性氧化：将3000Kg氢氧化镍钴锰细小颗粒均匀分散在9000kg水中形成悬浊液，再加入35%（wt%）的氢氧化钠溶液，搅拌45min，控制悬浊液中液相pH为13，然后在常温下滴加433Kg重量百分比为11%的次氯酸钠溶液，搅拌反应45min，经压滤得到2800kg碱性氧化固体混和物，氢氧化镍钴锰中Ni、Co、Mn三种元素的质量百分数分别为10%，0.5%，1.5%；
B.洗涤：将上述步骤A得到的碱性氧化固体混和物用水洗涤4次，直至碱性氧化固体混和物呈中性，每次用14000kg水洗涤，洗涤水返回步骤A；
C.酸溶：在反应釜中加入1680kg水，开启搅拌，往反应釜内加入上述步骤A洗涤后的碱性氧化固体混和物的同时滴加80%（wt%）的硫酸，控制液相pH为3，在50℃下反应2小时，再经压滤得到含钴锰离子浓度较低的硫酸镍溶液，经分析，硫酸镍溶液中的Ni、Co、Mn的浓度分别为：Ni：70g/L，Co：0.008g/L，Mn:0.002g/L。
上述实施例表明，使用本发明的方法，可以制备硫酸镍溶液，有效去除钴和锰的效果较好，均可实现本发明的发明目的。
上述内容仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种以氢氧化镍钴锰为原料制备硫酸镍溶液除钴锰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A.碱性氧化：将Ni、Co、Mn元素的重量百分比含量分别为9％～12％、0～2％、0～3％，D50为2μm-50μm的氢氧化镍钴锰xNi(OH)2·yCo(OH)2·zMn(OH)2细小颗粒均匀分散在水或洗液中形成悬浊液，固液比为1:2～1:4，再加入重量百分比为30％～40％的氢氧化钠溶液，搅拌30～60min，控制悬浊液中液相pH为12～14，然后在常温下滴加重量百分比为8％～12％的次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液的加入量为氢氧化镍钴锰中钴锰总质量的1.02～1.5倍，搅拌反应30～60min，经压滤得到碱性氧化固体混和物；
B.洗涤：将上述步骤A得到的碱性氧化固体混和物用水洗涤3～6次，直至碱性氧化固体混和物呈中性，洗涤时固液比为1:3～1:5，洗液返回至步骤A循环使用；
C.酸溶：在反应釜中加入以B步骤洗涤后的碱性氧化固体混和物为固体量的按照固液比为1:0.2～1:0.6计算需要的水，开启搅拌，往反应釜内加入上述步骤B洗涤后的碱性氧化固体混和物，同时滴加重量百分比为60％～98％的硫酸，滴加的流速3升/分钟，控制液相pH为1～5，在50～100℃下反应0.5～3小时，再经压滤得到含钴锰离子浓度较低的硫酸镍溶液。
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