1.本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由鎳鐵制備硫酸鎳的方法。

背景技術(shù)：

2.鎳是一種重要的有色金屬原料，在地球上儲(chǔ)量豐富。鎳礦石主要分硫化銅鎳礦和氧化鎳礦，兩者的選礦和冶煉工藝完全不同：根據(jù)硫化銅鎳礦礦石級(jí)別選用不同選石方法，再進(jìn)行冶煉；氧化鎳礦的冶煉富集方法，可分為火法和濕法兩大類。

3.隨著全球范圍新能源汽車產(chǎn)銷保持高速增長(zhǎng)，三元動(dòng)力電池占比逐漸提升，高鎳化技術(shù)路線成為行業(yè)共識(shí)，以上因素共同作用下，未來動(dòng)力電池領(lǐng)域硫酸鎳消費(fèi)高速增長(zhǎng)的前景明確。

4.傳統(tǒng)的硫酸鎳生產(chǎn)工藝主要是通過硫化鎳礦火法冶煉生產(chǎn)高冰鎳再采用濕法工藝生產(chǎn)硫酸鎳，但是目前硫化鎳礦的儲(chǔ)量低、開采條件相對(duì)較高、礦石品位有所下降，導(dǎo)致硫化鎳礦產(chǎn)量呈逐漸下降，在硫化鎳礦資源不足的背景下，開發(fā)新工藝使資源潛力較大的紅土鎳礦供應(yīng)和加速增長(zhǎng)的硫酸鎳需求相匹配的問題得到解決。

5.目前利用紅土鎳礦生產(chǎn)鎳產(chǎn)品主要有火法和濕法兩類生產(chǎn)工藝?；鸱üに嚢ɑ剞D(zhuǎn)窯

電爐還原熔煉工藝(rkef)、豎爐電爐還原熔煉工藝(nst)、大江山冶煉工藝以及尚未工業(yè)化的轉(zhuǎn)底爐工藝。由于rkef火法工藝具有較高的收率，近年來被廣泛應(yīng)用，由其生產(chǎn)制備得到的鎳產(chǎn)品則是含有各種雜質(zhì)的鎳鐵。

6.工業(yè)上，常用采用鎳鐵加入含硫料后在轉(zhuǎn)爐中吹煉制備高冰鎳，再采用濕法工藝生產(chǎn)硫酸鎳。此法需要先由鎳鐵制備得到高冰鎳，再浸出制備硫酸鎳，工藝流程長(zhǎng)，原料消耗大，投資成本高，且濕法制硫酸鎳時(shí)，鎳的收率低。

7.現(xiàn)有技術(shù)中，也有相關(guān)廠家使用鎳鐵直接制備硫酸鎳：通過將鎳鐵與硫酸、硝酸反應(yīng)得到溶液，再進(jìn)行逐步提純，制備硫酸鎳。工藝過程復(fù)雜，對(duì)萃取劑和沉淀劑消耗量大，且反應(yīng)過程釋放出一氧化氮有毒氣體，不能達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。

8.相關(guān)技術(shù)公開了一種選擇性分離鈷鎳銅鐵合金中有價(jià)金屬的方法，通過將鈷鎳銅鐵合金在1300℃

1600℃下熔融，再高壓霧化裝置進(jìn)行霧化制粉，得到鈷鎳銅鐵合金粉；將此合金粉加入到硫酸體系中，通入氧化性氣體或者氧化劑，調(diào)節(jié)氣體流量或氧化劑用量進(jìn)行控電位選擇性浸出，得到cu渣和co、ni、fe混合浸出液；cu渣進(jìn)一步強(qiáng)化氧化浸出、凈化提純得到cu的化學(xué)品；co、ni、fe混合浸出液加入到特殊設(shè)計(jì)的銹蝕浸出槽中，進(jìn)行銹蝕分離，得到鐵銹渣和硫酸鎳鈷混合液。該制備方法新穎，流程短，工藝過程無污染。然而，前處理階段需要高溫熔融再霧化制粉，能耗較高，產(chǎn)業(yè)化推廣較為困難。

9.因此，亟需一種流程短、成本低、收率高的鎳鐵一步法直接制備硫酸鎳的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

10.本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種由鎳鐵制備硫酸鎳的方法。該方法能夠制備出電池級(jí)硫酸鎳，且該方法具有工藝流程短、

輔料消耗量低、鎳收率高等優(yōu)勢(shì)。

11.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種由鎳鐵制備硫酸鎳的方法，包括以下步驟：

12.s1：在高壓氧氣環(huán)境中，將鎳鐵的粉碎料與硫酸混合，并通入一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)，固液分離得到濾液和濾渣；

13.s2：向所述濾液中加入氧化劑，再加入沉淀劑，并控制濾液的ph，固液分離得到含鎳濾液和氫氧化鐵沉淀；

14.s3：所述含鎳濾液經(jīng)過萃取和反萃取處理得到硫酸鎳溶液。

15.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述反應(yīng)在密閉空間中進(jìn)行，所述一氧化碳?xì)怏w從所述粉碎料的底部通入，并控制密閉空間中一氧化碳?xì)怏w的體積濃度≤2.5％。控制密閉環(huán)境中一氧化碳?xì)怏w的濃度及通入方式，防止閃爆，避免安全事故的發(fā)生。

16.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述反應(yīng)的溫度為40

200℃?？刂品磻?yīng)溫度利用一氧化碳?xì)怏w與鎳鐵的反應(yīng)進(jìn)行及快速分解、氧化，起到了催化氧化的作用。

17.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述硫酸的濃度為3

8mol/l。由于四羰基鎳與濃硫酸易發(fā)生爆炸，因此需控制硫酸濃度。

18.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述反應(yīng)的壓力為3.0

6.5mpa。該壓力條件下，可加快氧化反應(yīng)的進(jìn)行。

19.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s1中，所述濾渣可返回上一個(gè)工序繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，避免物料的浪費(fèi)。

20.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s2中，所述的氧化劑為雙氧水、壓縮空氣、氯氣或氯酸鈉中的一種或多種。氧化劑對(duì)濾液中的二價(jià)鐵進(jìn)行氧化，便于后續(xù)沉淀。

21.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s2中，所述沉淀劑為氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種。

22.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s2中，所述ph為3

3.5。該ph下，氫氧化鐵能完全沉淀分離，并保留鎳離子。

23.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s2中，所述氫氧化鐵經(jīng)洗滌、加熱后可制得鐵紅。

24.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s3中，所述萃取和反萃取處理的過程為：先向所述含鎳濾液加入萃取劑萃取鎳，得到含鎳萃取有機(jī)相，再向所述含鎳萃取有機(jī)相中加入硫酸溶液反萃取鎳，即得所述硫酸鎳溶液。

25.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s3中，所述萃取劑為p204、p507、dehpa或cyanex272中的一種或多種。

26.在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟s3中，反萃取后得到的萃取有機(jī)相可重新皂化循環(huán)利用。

27.根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，至少具有以下有益效果：

28.本發(fā)明通過在高壓酸性條件下通入一氧化碳?xì)怏w，使一氧化碳先與鎳鐵中的鎳生成四羰基鎳，再經(jīng)氧氣氧化，順利與硫酸反應(yīng)生成鎳的硫酸鹽，該過程通過催化氧化促進(jìn)鎳的浸出。整個(gè)反應(yīng)過程，較為迅速，直接由鎳鐵制備出電池級(jí)硫酸鎳，在密閉環(huán)境中進(jìn)行，不會(huì)釋放有毒氣體，避免了環(huán)境污染，且工藝流程短，極大的提高了鎳的收率，降低了投資成本，反應(yīng)過程能耗低，輔料消耗少，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

29.下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，其中：

30.圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的工藝流程圖示意圖。

具體實(shí)施方式

31.以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

32.實(shí)施例1

33.本實(shí)施例利用鎳鐵制備了一種硫酸鎳，鎳鐵原料成分：鎳16.79％，鐵75.10％，硅1.96％，碳1.46％，硫0.233％，鉻0.24％，參照?qǐng)D1，具體制備過程如下：

34.(1)原料預(yù)處理：將100g鎳鐵破碎成粉狀或顆粒狀；

35.(2)催化氧化：在密閉高壓氧氣環(huán)境中，將步驟(1)所得粉碎料采用硫酸酸浸，并從粉碎料的底部通入一氧化碳?xì)怏w催化反應(yīng)，控制密閉空間中一氧化碳?xì)怏w的體積濃度≤2.5％，反應(yīng)溫度為40

50℃，硫酸的濃度為3mol/l，控制整個(gè)反應(yīng)過程的壓力為6.5mpa，反應(yīng)時(shí)間3.5h；

36.(3)過濾處理：步驟(2)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過固液分離得到濾液和濾渣；

37.(4)沉淀處理：向步驟(3)所得濾液中加入雙氧水，對(duì)濾液中的二價(jià)鐵進(jìn)行氧化，再加入氨水，并控制濾液ph為3

3.5，再次過濾得到含鎳濾液和氫氧化鐵沉淀，氫氧化鐵沉淀經(jīng)洗滌、加熱后得到鐵紅；

38.(5)萃取處理：將步驟(4)中的含鎳濾液進(jìn)行收集，使用萃取劑p204萃取鎳，靜置，分離得到含鎳萃取有機(jī)相和含雜質(zhì)萃余液；

39.(6)反萃?。河?mol/l的h2so4溶液從步驟(5)得到的含鎳萃取有機(jī)相中反萃取鎳，得到電池級(jí)硫酸鎳溶液。

40.經(jīng)檢測(cè)，得到鐵紅(以鐵計(jì))71.32g，硫酸鎳(以鎳計(jì))16.73g，由此可知，鐵的浸出率為94.97％，鎳的浸出率為99.64％。

41.實(shí)施例2

42.本實(shí)施例利用鎳鐵制備了一種硫酸鎳，鎳鐵原料成分：鎳18.22％，鐵72.03％，硅1.85％,碳1.41％，硫0.362％，鉻0.12％，具體制備過程如下：

43.(1)原料預(yù)處理：將100g鎳鐵破碎成粉狀或顆粒狀；

44.(2)催化氧化：在密閉高壓氧氣環(huán)境中，將步驟(1)所得粉碎料采用硫酸酸浸，并從粉碎料的底部通入一氧化碳?xì)怏w催化反應(yīng)，控制密閉空間中一氧化碳?xì)怏w的體積濃度≤2.5％，反應(yīng)溫度為100

120℃，硫酸的濃度為8mol/l，控制整個(gè)反應(yīng)過程的壓力為4.5mpa，反應(yīng)時(shí)間2.5h；

45.(3)過濾處理：步驟(2)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過固液分離得到濾液和濾渣；

46.(4)沉淀處理：向步驟(3)所得濾液中通入氯氣，對(duì)濾液中的二價(jià)鐵進(jìn)行氧化，再加入氫氧化鈉，并控制濾液ph為3

3.5，再次過濾得到含鎳濾液和氫氧化鐵沉淀，氫氧化鐵沉淀經(jīng)洗滌、加熱后得到鐵紅；

47.(5)萃取處理：將步驟(4)中的含鎳濾液進(jìn)行收集，使用萃取劑p507萃取鎳，靜置，分離得到含鎳萃取有機(jī)相和含雜質(zhì)萃余液；

48.(6)反萃?。河?mol/l的h2so4溶液從步驟(5)得到的含鎳萃取有機(jī)相中反萃取鎳，得到電池級(jí)硫酸鎳溶液。

49.經(jīng)檢測(cè)，得到鐵紅(以鐵計(jì))65.47g，硫酸鎳(以鎳計(jì))18.10g，由此可知，鐵的浸出率為90.89％，鎳的浸出率為99.34％。

50.實(shí)施例3

51.本實(shí)施例利用鎳鐵制備了一種硫酸鎳，鎳鐵原料成分：鎳18.77％，鐵71.65％，硅0.94％,碳2.21％，硫0.136％，鉻0.61％，具體制備過程如下：

52.(1)原料預(yù)處理：將100g鎳鐵破碎成粉狀或顆粒狀；

53.(2)催化氧化：在密閉高壓氧氣環(huán)境中，將步驟(1)所得粉碎料采用硫酸酸浸，并從粉碎料的底部通入一氧化碳?xì)怏w催化反應(yīng)，控制密閉空間中一氧化碳?xì)怏w的體積濃度≤2.5％，反應(yīng)溫度為150

200℃，硫酸的濃度為5mol/l，控制整個(gè)反應(yīng)過程的壓力為3mpa，反應(yīng)時(shí)間1h；

54.(3)過濾處理：步驟(2)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過固液分離得到濾液和濾渣；

55.(4)沉淀處理：向步驟(3)所得濾液中加入氯酸鈉，對(duì)濾液中的二價(jià)鐵進(jìn)行氧化，再加入碳酸鈉，并控制濾液ph為3

3.5，再次過濾得到含鎳濾液和氫氧化鐵沉淀，氫氧化鐵沉淀經(jīng)洗滌、加熱后得到鐵紅；

56.(5)萃取處理：將步驟(4)中的含鎳濾液進(jìn)行收集，使用萃取劑dehpa萃取鎳，靜置，分離得到含鎳萃取有機(jī)相和含雜質(zhì)萃余液；

57.(6)反萃?。河?mol/l的h2so4溶液從步驟(5)得到的含鎳萃取有機(jī)相中反萃取鎳，得到電池級(jí)硫酸鎳溶液。

58.經(jīng)檢測(cè)，得到鐵紅(以鐵計(jì))66.72g，硫酸鎳(以鎳計(jì))18.65g，由此可知，鐵的浸出率為93.12％，鎳的浸出率為99.36％。

59.上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。此外，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。技術(shù)特征：

1.一種由鎳鐵制備硫酸鎳的方法，其特征在于，包括以下步驟：s1：在高壓氧氣環(huán)境中，將鎳鐵的粉碎料與硫酸混合，并通入一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)，固液分離得到濾液和濾渣；s2：向所述濾液中加入氧化劑，再加入沉淀劑，并控制濾液的ph，固液分離得到含鎳濾液和氫氧化鐵沉淀；s3：所述含鎳濾液經(jīng)過萃取和反萃取處理得到硫酸鎳溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述反應(yīng)在密閉空間中進(jìn)行，所述一氧化碳?xì)怏w從所述粉碎料的底部通入，并控制密閉空間中一氧化碳?xì)怏w的體積濃度≤2.5％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述反應(yīng)的溫度為40200℃。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述硫酸的濃度為38mol/l。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1中，所述反應(yīng)的壓力為3.0-6.5mpa。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述的氧化劑為雙氧水、壓縮空氣、氯氣或氯酸鈉中的一種或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述沉淀劑為氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉或碳酸氫鈉中的一種或多種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，所述ph為3?3.5。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中，所述萃取和反萃取處理的過程為：先向所述含鎳濾液加入萃取劑萃取鎳，得到含鎳萃取有機(jī)相，再向所述含鎳萃取有機(jī)相中加入硫酸溶液反萃取鎳，即得所述硫酸鎳溶液。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟s3中，所述萃取劑為p204、p507、dehpa或cyanex272中的一種或多種。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種由鎳鐵制備硫酸鎳的方法，該方法是在高壓氧氣環(huán)境中，將鎳鐵的粉碎料與硫酸混合，并通入一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)，固液分離得到濾液和濾渣，向?yàn)V液中加入氧化劑，再加入沉淀劑，并控制濾液的pH，固液分離得到含鎳濾液和氫氧化鐵沉淀，含鎳濾液經(jīng)過萃取和反萃取處理得到硫酸鎳溶液。本發(fā)明通過在高壓酸性條件下通入一氧化碳?xì)怏w，使一氧化碳先與鎳鐵生成四羰基鎳和五羰基鐵，再經(jīng)氧氣氧化，順利與硫酸反應(yīng)生成鎳鐵的硫酸鹽，起到催化氧化的作用。整個(gè)反應(yīng)過程，較為迅速，直接由鎳鐵制備出電池級(jí)硫酸鎳，不會(huì)釋放有毒氣體，且工藝流程短，極大的提高了鎳的收率，降低了投資成本，反應(yīng)過程能耗低，輔料消耗少，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。業(yè)化生產(chǎn)。業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：余海軍 謝英豪 李愛霞 張學(xué)梅 李長(zhǎng)東

受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南邦普循環(huán)科技有限公司 湖南邦普汽車循環(huán)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.08.25

技術(shù)公布日：2021/12/2