權(quán)利要求
1.鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，將鎳鈷富集物經(jīng)脫水后再造锍熔煉得到所述高冰鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，所述脫水包括深度脫水或簡單脫水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，所述深度脫水的溫度為180℃-500℃；所述深度脫水的時間為0.5h-12h。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，所述簡單脫水的溫度為80℃-180℃；所述簡單脫水的時間為2h-24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，還包括在簡單脫水后、造锍熔煉前的預(yù)還原過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，加入碳質(zhì)還原劑和SiO2進行所述預(yù)還原過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，加入硫化劑、粒煤和SiO2進行所述造锍熔煉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，所述硫化劑的加入量為鎳鈷富集物質(zhì)量的15%-25%；所述粒煤的加入量為鎳鈷富集物或焙砂質(zhì)量的3%-20%；所述SiO2的加入量為鎳鈷富集物或焙砂的10%-30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，其特征在于，所述造锍熔煉的溫度為1100℃-1350℃；所述造锍熔煉的時間為1h-4h。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述方法生產(chǎn)的高冰鎳。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鎳鈷冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法和高冰鎳。
背景技術(shù)
[0002]硫酸鎳是電鍍工業(yè)和電池行業(yè)的主要原料，且隨著“高鎳電池”的推廣及應(yīng)用，其需求量日益劇增。硫酸鎳在自然界中的主要來源有硫化鎳礦和紅土鎳礦。
[0003]鎳鈷富集物是紅土鎳礦中間產(chǎn)品之一，其含Al、Fe雜質(zhì)少，鎳、鈷混合成分最高可達40%，相比紅土鎳礦富集了25倍。當前，制備硫酸鎳/硫酸鈷時直接將鎳鈷富集物進行“酸浸-萃取除雜-萃取分離”工藝，該工藝雖能實現(xiàn)鎳鈷分離，但原料鈣、鎂等雜質(zhì)含量高，涉及萃取除鈣、洗鎂等工序，試劑消耗大，成本高，過程渣量大，且為危險固廢。
[0004]有鑒于此，特提出本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]本發(fā)明的目的之一在于提供一種鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，旨在解決現(xiàn)有鎳鈷富集物直接濕法冶金造成工藝流程長、試劑消耗量大、成本高和過程渣量大的技術(shù)問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明特采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一方面提供了一種鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，將鎳鈷富集物經(jīng)脫水后再造锍熔煉得到所述高冰鎳。
[0007]可選地，所述脫水包括深度脫水或簡單脫水。
[0008]可選地，所述深度脫水的溫度為180℃-500℃。
[0009]優(yōu)選地，所述深度脫水的時間為0.5h-12h。
[0010]可選地，所述簡單脫水的溫度為80℃-180℃。
[0011]優(yōu)選地，所述簡單脫水的時間為2h-24h。
[0012]可選地，還包括在簡單脫水后、造锍熔煉前的預(yù)還原過程。
[0013]可選地，加入碳質(zhì)還原劑和SiO2進行所述預(yù)還原過程。
[0014]優(yōu)選地，所述碳質(zhì)還原劑包括無煙煤、褐煤和生物質(zhì)中的至少一種。
[0015]優(yōu)選地，所述碳質(zhì)還原劑的加入量為所述鎳鈷富集物質(zhì)量的3%-20%。
[0016]優(yōu)選地，所述SiO2的加入量為所述鎳鈷富集物質(zhì)量的1%-20%。
[0017]優(yōu)選地，所述預(yù)還原的溫度為300℃-1000℃；所述預(yù)還原的時間為0.5h-5h。
[0018]可選地，加入硫化劑、粒煤和SiO2進行所述造锍熔煉。
[0019]可選地，所述硫化劑包括黃鐵礦、石膏、硫磺和含硫鎳材料中的至少一種。
[0020]可選地，所述硫化劑的加入量為鎳鈷富集物質(zhì)量的15%-25%。
[0021]優(yōu)選地，所述粒煤的加入量為鎳鈷富集物或焙砂質(zhì)量的3%-20%。
[0022]優(yōu)選地，所述SiO2的加入量為鎳鈷富集物或焙砂的10%-30%。
[0023]可選地，所述造锍熔煉的溫度為1100℃-1350℃。
[0024]優(yōu)選地，所述造锍熔煉的時間為1h-4h。
[0025]本發(fā)明的第二方面提供了第一方面所述方法生產(chǎn)的高冰鎳。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：
本發(fā)明提供的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，在濕法制備硫酸鎳/硫酸鈷前，進一步將鎳鈷富集物中的鎳鈷進行富集，同時去除雜質(zhì)。具體的，脫水過程降低了過程中的能耗，減少了煙氣排放量，實現(xiàn)了鎳鈷化合物的部分還原；造锍熔煉將鎳鈷進行硫化或者鎳鈷化合物還原后再锍化，實現(xiàn)高冰鎳與CaO、MgO、Al2O3等雜質(zhì)的分離，降低了后續(xù)對高冰鎳純化的成本。
[0027]本發(fā)明制備得到的高冰鎳，鎳含量高達55%-75%，同時富含鈷，為生產(chǎn)電解鎳、氧化鎳、含鎳合金及各種鎳鹽提供了更好的原料。該高冰鎳生產(chǎn)電池級硫酸鎳的成本相對于現(xiàn)有的鎳鈷富集物生產(chǎn)電池級硫酸鎳，預(yù)計可減少成本0.5-1.0萬元/t電池級硫酸鎳。
附圖說明
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為實施例3提供的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法流程圖。
具體實施方式
[0030]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的一種鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，將鎳鈷富集物經(jīng)脫水后再造锍熔煉得到所述高冰鎳。
[0032]本發(fā)明提供的鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法，脫水過程降低了過程中的能耗，減少了煙氣排放量，實現(xiàn)了鎳鈷化合物的部分還原；造锍熔煉將鎳鈷進行硫化或者鎳鈷化合物還原后再锍化，實現(xiàn)高冰鎳與CaO、MgO、Al2O3等雜質(zhì)的分離，降低了后續(xù)對高冰鎳純化的成本。
[0033]現(xiàn)有的鎳鈷富集物直接濕法制備硫酸鎳和硫酸鈷，通過“酸浸-萃取除雜-萃取分離”的傳統(tǒng)工藝，萃取除雜Ca、Mg等雜質(zhì)壓力小，成本大幅降低，預(yù)計可減少成本0.5-1.0萬元/t電池級硫酸鎳。
[0034]本發(fā)明使用的鎳鈷富集物為紅土鎳礦的中間產(chǎn)品，典型但不限于氫氧化鎳鈷富集物。
[0035]可選地，所述脫水包括深度脫水或簡單脫水。
[0036]深度脫水主要是去除鎳鈷富集物中所含自由水和結(jié)合水，而簡單脫水主要是去除鎳鈷富集物中所含自由水。
[0037]可選地，所述深度脫水的溫度為180℃-500℃。
[0038]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述深度脫水的溫度典型但不限于180℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃或500℃。
[0039]優(yōu)選地，所述深度脫水的時間為0.5h-12h。
[0040]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述深度脫水的時間典型但不限于0.5h、1h、3h、5h、7h、9h、11h或12h。
[0041]可選地，所述簡單脫水的溫度為80℃-180℃。
[0042]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述簡單脫水的溫度典型但不限于80℃、100℃、120℃、140℃、160℃或180℃。
[0043]優(yōu)選地，所述簡單脫水的時間為2h-24h。
[0044]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述簡單脫水的時間典型但不限于2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h。
[0045]可選地，還包括在簡單脫水后、造锍熔煉前的預(yù)還原過程。
[0046]可選地，加入碳質(zhì)還原劑和SiO2進行所述預(yù)還原過程。
[0047]預(yù)還原過程實現(xiàn)鎳鈷富集物中鎳鈷的部分還原，預(yù)還原主要化學(xué)反應(yīng)方程式及相應(yīng)吉布斯自由能?Gθ(單位：Kcal) (HSC Chemistry6.0獲得)如表1所示。
[0048]表1 預(yù)還原過程的反應(yīng)及相應(yīng)標準吉布斯自由能?Gθ
通過表1可以看出，鎳鈷富集物中的氫氧化鎳和氫氧化鈷在一定溫度下失去結(jié)合水，生成的氧化鎳和氧化鈷與碳質(zhì)還原劑發(fā)生反應(yīng)生成鎳鈷單質(zhì)。
[0049]優(yōu)選地，所述碳質(zhì)還原劑包括無煙煤、褐煤和生物質(zhì)中的至少一種。
[0050]優(yōu)選地，所述碳質(zhì)還原劑的加入量為所述鎳鈷富集物質(zhì)量的3%-20%。
[0051]當碳質(zhì)還原劑的加入量低于3%時，預(yù)還原不徹底，將增加后續(xù)硫化熔煉過程的能耗；當碳質(zhì)還原劑的加入量高于20%時，更多的能源將耗費，預(yù)還原工序成本將增加。
[0052]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述碳質(zhì)還原劑的加入量典型但不限于所述鎳鈷富集物質(zhì)量的3%、5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%或20%。
[0053]優(yōu)選地，所述SiO2的加入量為所述鎳鈷富集物質(zhì)量的1%-20%。
[0054]當SiO2的加入量低于1%時，不利于形成較好的渣型，預(yù)還原設(shè)備爐況將惡化；當SiO2的加入量高于20%時，渣型變差，渣的酸性變強，對爐襯造成侵蝕。
[0055]在本發(fā)明的一些實施方式中，SiO2的加入量典型但不限于所述鎳鈷富集物質(zhì)量的1%、3%、5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%或20%。
[0056]優(yōu)選地，所述預(yù)還原的溫度為300℃-1000℃；所述預(yù)還原的時間為0.5h-5h。
[0057]在本發(fā)明的一些實施方式中，預(yù)還原的溫度典型但不限于300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃，預(yù)還原的時間典型但不限于0.5h、1h、2h、3h、4h或5h。
[0058]可選地，加入硫化劑、粒煤和SiO2進行所述造锍熔煉。
[0059]可選地，所述硫化劑包括黃鐵礦、石膏、硫磺和含硫鎳材料中的至少一種。
[0060]造锍熔煉主要目的是通過將鎳鈷進行硫化，得到高冰鎳，從而實現(xiàn)鎳鈷元素與CaO、MgO、Al2O3等雜質(zhì)分離。硫化劑以黃鐵礦（FeS2）為例，造锍過程除可能發(fā)生表1中反應(yīng)（3）~（8），還可能發(fā)生如下表2中反應(yīng)（9）~（16），相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式及相應(yīng)吉布斯自由能?Gθ (單位：Kcal)(HSC Chemistry6.0獲得)如表2所示。
[0061]表2 造锍熔煉發(fā)生的反應(yīng)及相應(yīng)標準吉布斯自由能
CaO、MgO、Al2O3等雜質(zhì)造渣主要發(fā)生的反應(yīng)如下（17）~（20）所示。
[0062]2FeO+SiO2=2FeOSiO2 （17）
2Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeOSiO2)+SO2 （18）
2CaO+SiO2=2CaOSiO2 （19）
MgO+SiO2=MgSiO3 （20）
鎳鈷富集物中的Al2O3和CaO可降低鎳鈷硫化物在渣中的溶解度，并增強锍相與渣相的不溶性，為兩相分層創(chuàng)造條件。
[0063]可選地，所述硫化劑的加入量為鎳鈷富集物質(zhì)量的15%-25%。
[0064]當硫化劑的加入量低于15%時，鎳的硫化不充分，鎳的回收率降低；當硫化劑的加入量高于25%時，硫化劑過量，煙氣含硫增加，脫硫成本提高。
[0065]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述硫化劑的加入量典型但不限于所述鎳鈷富集物質(zhì)量的15%、17%、19%、21%、23%或25%。
[0066]優(yōu)選地，所述粒煤的加入量為鎳鈷富集物或焙砂質(zhì)量的3%-20%。
[0067]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述粒煤的加入量典型但不限于為鎳鈷富集物或焙砂質(zhì)量的3%、5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%或20%。
[0068]優(yōu)選地，所述SiO2的加入量為鎳鈷富集物或焙砂的10%-30%。
[0069]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述SiO2的加入量典型但不限于為鎳鈷富集物或焙砂的10%、15%、20%、25%或30%。
[0070]可選地，所述造锍熔煉的溫度為1100℃-1350℃。
[0071]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述造锍熔煉的溫度典型但不限于1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃或1350℃。
[0072]優(yōu)選地，所述造锍熔煉的時間為1h-4h。
[0073]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述造锍熔煉的時間典型但不限于1h、2h、3h或4h。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的第一方面所述方法生產(chǎn)的高冰鎳。
[0075]本發(fā)明制備得到的高冰鎳，鎳含量高達55%-75%，同時富含鈷，為生產(chǎn)電解鎳、氧化鎳、含鎳合金及各種鎳鹽提供了更好的原料。
[0076]在本發(fā)明的一些實施方式中，對高冰鎳采用“選擇性浸出-萃取除雜-萃取分離”常規(guī)工藝，實現(xiàn)雜質(zhì)深度除雜及鎳、鈷高純分離，制備電池級硫酸鎳、硫酸鈷。
[0077]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一些實施方式作詳細說明。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。本發(fā)明使用的原材料如無特別說明，均可通過市售購買得到。
[0078]實施例1
本實施例提供一種高冰鎳，包括如下步驟：
（1）深度脫水：稱取200g鎳鈷富集物，主要成分為(%)：Ni 24.8，Co 1.16%， Ca1.0%，Mg 3.42%，F(xiàn)e 1.55%，Mn 3.01%，Zn 0.74%，Al 1.52%，在溫度300℃下脫水2h，得到氧化鎳鈷物料。
[0079]（2）造锍熔煉：稱取步驟（1）得到的100g氧化鎳鈷物料，加入氧化鎳鈷物料18%的黃鐵礦，氧化鎳鈷物料的15%的SiO2和氧化鎳鈷物料10%的粒煤，混合均勻。在溫度1250℃下造锍熔煉2h，冷卻、分離，分別得到高冰鎳和爐渣。
[0080]實施例2
本實施例提供一種高冰鎳，與實施例1不同的是，步驟（1）中脫水溫度為500℃，脫水時間為0.5h，步驟（2）中造锍熔煉的溫度為1200℃。其余步驟和原料均與實施例1相同，在此不再贅述。
[0081]實施例3
本實施例提供一種高冰鎳，如圖1所示，包括如下步驟：
（1）簡單脫水：稱取200g鎳鈷富集物，在溫度100℃下脫水4h，得到鎳鈷富集物干料，隨后壓團。
[0082]（2）預(yù)還原：稱取120g鎳鈷富集物干料，加入干料質(zhì)量15%的無煙煤和15%的SiO2，壓團，在預(yù)還原溫度800℃下反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后，得到待造锍熔煉物料。
[0083]（3）造锍熔煉：稱取步驟（2）得到的100g待造锍熔煉物料，加入待造锍熔煉物料15%的黃鐵礦，待造锍熔煉物料的10%的SiO2和待造锍熔煉物料10%的粒煤，混合均勻。在溫度1300℃下造锍熔煉1h，冷卻、分離，分別得到高冰鎳和爐渣。
[0084]實施例4
本實施例提供一種高冰鎳，與實施例3不同的是，步驟（1）中脫水溫度為180℃，脫水時間為0.5h；步驟（2）中預(yù)還原溫度為900℃，步驟（3）中SiO2的加入量為20%，造锍熔煉的溫度為1250℃，其余步驟和原料均與實施例3相同，在此不再贅述。
[0085]實施例5
本實施例提供一種高冰鎳，與實施例3不同的是，步驟（3）中不添加SiO2，其余步驟和原料均與實施例3相同，在此不再贅述。
[0086]實施例6
本實施例提供一種高冰鎳，與實施例3不同的是，步驟（3）中粒煤的添加量為3%，其余步驟和原料均與實施例3相同，在此不再贅述。
[0087]實施例7
本實施例提供一種高冰鎳，與實施例3不同的是，步驟（3）中粒煤的添加量為20%，其余步驟和原料均與實施例3相同，在此不再贅述。
[0088]結(jié)果例
將實施例1-7得到的高冰鎳取樣，制樣，Ni元素采用丁二酮肟重量法，所用設(shè)備：十萬分之一太平；Co、Al、Mg、Zn、Ca、Mg等元素采用ICP-OES光譜法，所用設(shè)備：ICP-OES；S元素采用高溫燃燒-碘量法，所用設(shè)備：管式爐-碳硫儀進行分析，得到的結(jié)果如表3所示。
[0089]表3高冰鎳成分分析
從表3可以看出，針對實例原料成分，采用本發(fā)明提供的技術(shù)路線，添加相應(yīng)的熔劑、還原劑，通過脫水、硫化熔煉或可選的增加預(yù)還原工序，能獲得品位為55%-75%、鈣鎂含量較低的高冰鎳。
[0090]最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
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鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法和高冰鎳.pdf
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“鎳鈷富集物生產(chǎn)高冰鎳的方法和高冰鎳” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：礦冶科技集團有限公司
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