CN108950199A - 一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法 - Google Patents

一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，属于冶金领域，解决了硫化镍钴矿难利用，以及现有的合成三元前驱体的方法步骤繁复、成本较高的问题。本发明的技术方案包括以下步骤：磨矿；浸出；浸出液萃取除杂；除钙镁；再次萃取除杂。本发明的有益效果是：本发明最终得到的纯净的镍钴溶液可作为生产锂离子电池三元前驱体的原料，溶液镍钴不分离，处理工艺简单，省去了结晶再溶解的过程，简化了步骤，降低了成本；浸出过程中硫元素生成硫磺或硫酸根，不产生有害物质，对环境友好；浸出效率高，浸出过程直接除铁；硫化镍钴矿浸出过程为放热过程，能降低能量成本；本发明可操作性强，设备简单，流程短。

Description

一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的 方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法。
背景技术
硫化镍钴矿是一种主要的镍、钴金属的矿种，其矿相复杂，嵌布微细，难浸出、难利用。
通常合成三元前驱体所使用的原料是镍、钴、锰等的硫酸盐、氯化物或硝酸盐晶体，这些原料的来源是含镍、钴、锰的溶液经过结晶法制备成晶体，使用时还需用水溶解。镍钴一般伴生，溶液制备成晶体需在镍溶液中除钴和钴溶液中除镍的过程，步骤繁复，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，以解决硫化镍钴矿难利用，以及现有的合成三元前驱体的方法步骤繁复、成本较高的问题。
本发明的技术方案是：一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，包括以下步骤：
步骤一、磨矿：硫化镍钴矿磨矿至粒度为40～80目；
步骤二、浸出：磨矿后的硫化镍钴矿加水浆化，转入到高压釜中，进行常压预热，加入适量的硫酸，通入氧气，在氧压为0.6～0.8MP的条件下进行浸出，浸出结束后进行固液分离得到浸出液，铁生成赤铁矿渣除去；
步骤三、浸出液萃取除杂：取浸出液，用P204萃取除去铜、锌、锰、铁、钙、镁以及铅，得到P204除杂后溶液；
步骤四、除钙镁：P204除杂后溶液加入适量的氟化物进一步除去溶液中的钙、镁，得到除钙镁后液；
步骤五、再次萃取除杂：除钙镁后液用P204萃取镍、钴，同时除去溶液中的氟、硅、氯等阴离子，用硫酸反萃得到纯净的镍钴溶液。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，浆化过程的液固体积质量比为4～8:1。液固体积质量比过高会导致溶液中离子浓度低，影响生产效率；液固体积质量比过低会导致体系过于粘稠。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，预热温度为70～90℃。硫化镍钴矿加酸浸出的过程是一个产热的过程，在70～90℃的预热温度下加硫酸，浸出所产生的热量能够满足接下来的浸出过程所需要的热量，有利于节能。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，浸出的温度为140～160℃、浸出时间为2～6h。
作为本发明的进一步改进，在步骤三中，P204的浓度为10%～20%，用P204萃取5～10级。
作为本发明的进一步改进，在步骤四中，氟化物的加入量为理论量的1.5～5.0倍。氟化物的加入量如果小于理论量的1.5倍，则影响除镁的效果；如果过多使用氟化物，不利于环保。
作为本发明的进一步改进，在步骤四中，氟化物为氟化钠或氟化铵。
作为本发明的进一步改进，在步骤四中，反应温度为70～80℃。温度低于70℃会导致反应不充分，温度高于80℃形成浪费。
作为本发明的进一步改进，在步骤五中，P204的浓度为25%～30%。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，在浸出过程中加入木质素磺酸钠。木质素磺酸钠是一种表面活性剂，可减少浸出渣中的镍、钴含量，减少镍、钴损失。
本发明的有益效果是：
1. 本发明最终得到的纯净的镍钴溶液可作为生产锂离子电池三元前驱体的原料，溶液镍钴不分离，处理工艺简单，省去了结晶再溶解的过程，简化了步骤，降低了成本；
2. 浸出过程中硫元素生成硫磺或硫酸根，不产生有害物质，对环境友好；
3. 浸出效率高，浸出过程直接除铁；
4. 硫化镍钴矿浸出过程为放热过程，能降低能量成本；
5. 本发明可操作性强，设备简单，流程短。
附图说明
图1是本发明的流程框图。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何形式限制本发明。
以下实施例所使用的萃取剂P204为市场商购。
实施例1、
步骤一、磨矿：硫化镍钴矿磨矿至粒度为40目；
步骤二、浸出：磨矿后的硫化镍钴矿加水浆化，液固体积质量比为4:1，转入到高压釜中，进行常压预热，预热温度为70℃，加入适量的木质素磺酸钠和硫酸，通入氧气，在氧压为0.6MP的条件下进行浸出，浸出的温度为140℃、浸出时间为6h，浸出结束后进行固液分离得到浸出液，铁生成赤铁矿渣除去；
步骤三、浸出液萃取除杂：取浸出液，用P204萃取除去铜、锌、锰、铁、钙、镁以及铅，得到P204除杂后溶液；
步骤四、除钙镁：P204除杂后溶液加入理论量5.0倍的氟化钠进一步除去溶液中的钙、镁，反应温度为70℃，得到除钙镁后液；
步骤五、再次萃取除杂：除钙镁后液用30%的P204萃取镍、钴，同时除去溶液中的氟、硅、氯等阴离子，用硫酸反萃得到纯净的镍钴溶液。
本实施例中镍钴的回收率大于98%，所得到的镍钴溶液符合制造三元前驱体的原料杂质要求。本实施例的实验数据如表1所示。
表1 实施例1实验数据（g/L）
实施例2、
步骤一、磨矿：硫化镍钴矿磨矿至粒度为80目；
步骤二、浸出：磨矿后的硫化镍钴矿加水浆化，液固体积质量比为8:1，转入到高压釜中，进行常压预热，预热温度为90℃，加入适量的木质素磺酸钠和硫酸，通入氧气，在氧压为0.8MP的条件下进行浸出，浸出的温度为160℃、浸出时间为2h，浸出结束后进行固液分离得到浸出液，铁生成赤铁矿渣除去；
步骤三、浸出液萃取除杂：取浸出液，用P204萃取除去铜、锌、锰、铁、钙、镁以及铅，得到P204除杂后溶液；
步骤四、除钙镁：P204除杂后溶液加入理论量1.5倍的氟化铵进一步除去溶液中的钙、镁，反应温度为80℃，得到除钙镁后液；
步骤五、再次萃取除杂：除钙镁后液用30%的P204萃取镍、钴，同时除去溶液中的氟、硅、氯等阴离子，用硫酸反萃得到纯净的镍钴溶液。
本实施例中镍钴的回收率大于98%，所得到的镍钴溶液符合制造三元前驱体的原料杂质要求。本实施例的实验数据如表2所示。
表2 实施例2实验数据（g/L）

Claims (10)

1.一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，包括以下步骤：
步骤一、磨矿：硫化镍钴矿磨矿至粒度为40～80目；
步骤二、浸出：磨矿后的硫化镍钴矿加水浆化，转入到高压釜中，进行常压预热，加入适量的硫酸，通入氧气，在氧压为0.6～0.8MP的条件下进行浸出，浸出结束后进行固液分离得到浸出液，铁生成赤铁矿渣除去；
步骤三、浸出液萃取除杂：取浸出液，用P204萃取除去铜、锌、锰、铁、钙、镁以及铅，得到P204除杂后溶液；
步骤四、除钙镁：P204除杂后溶液加入适量的氟化物进一步除去溶液中的钙、镁，得到除钙镁后液；
步骤五、再次萃取除杂：除钙镁后液用P204萃取镍、钴，同时除去溶液中的氟、硅、氯等阴离子，用硫酸反萃得到纯净的镍钴溶液。
2.根据权利要求1所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤二中，浆化过程的液固体积质量比为4～8:1。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤二中，预热温度为70～90℃。
4.根据权利要求3所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤二中，浸出的温度为140～160℃、浸出时间为2～6h。
5.根据权利要求4所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤三中，P204的浓度为10%～20%，用P204萃取5～10级。
6.根据权利要求5所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤四中，氟化物的加入量为理论量的1.5～5.0倍。
7.根据权利要求6所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤四中，所述氟化物为氟化钠或氟化铵。
8.根据权利要求7所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤四中，反应温度为70～80℃。
9.根据权利要求8所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤五中，P204的浓度为25%～30%。
10.根据权利要求9所述的一种利用硫化镍钴矿制备用于合成三元前驱体的镍钴溶液的方法，其特征在于：在步骤二中，在浸出过程中加入木质素磺酸钠。
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