1.本發(fā)明屬于冶金化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法。

背景技術(shù)：

2.鎳鐵合金具有良好的耐腐蝕、耐高溫、防銹等性能，廣泛應(yīng)用于不銹鋼和合金鋼等鋼鐵領(lǐng)域，用于汽車生產(chǎn)、機(jī)車和機(jī)器制造等。據(jù)報道，全球約三分之二的鎳鐵合金用于不銹鋼的生產(chǎn)。

3.目前，國內(nèi)外利用鎳鐵合金生產(chǎn)電池級硫酸鎳所采用的工藝路線通常包括：在轉(zhuǎn)爐中向鎳鐵合金中加入硫化劑，將鎳鐵合金轉(zhuǎn)化成高冰鎳(其中鎳以硫化鎳形式存在)，然后再依次進(jìn)行加壓氧化浸出、凈化除雜，最后經(jīng)萃取得到硫酸鎳產(chǎn)品。該方法工藝成熟、鎳回收率高，但合金中的大量鐵元素作為雜質(zhì)被火法吹煉成渣，無法實(shí)現(xiàn)資源化利用，造成綜合生產(chǎn)成本較高。

4.此外，我國也有少數(shù)公司采用鎳鐵合金直接制備硫酸鎳的案例，其中大多采用混酸系統(tǒng)，即用硝酸和硫酸的混酸來氧化溶解鎳鐵合金。該工藝流程中會有氮氧化物排出，工作環(huán)境惡劣，同時所產(chǎn)生的廢水中混有硝酸根離子，處理難度大。另外也有采用電溶法生產(chǎn)硫酸鎳的工藝，盡管鎳鐵合金利用率得到提高，但該工藝只適用于電力價格相對較低的地區(qū)，具有局限性，并且在電溶過程中需要不斷向電解液中補(bǔ)充大量濃硫酸，不僅造成環(huán)境污染，還會提高生產(chǎn)成本。

5.因此，開發(fā)一種簡潔高效、成本低廉、綠色環(huán)保的以鎳鐵合金為原料直接生產(chǎn)電池級硫酸鎳的工藝方法具有重要意義，不僅會進(jìn)一步拓展鎳鐵合金在電池材料領(lǐng)域的應(yīng)用，而且具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值及廣泛的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷與不足，本發(fā)明提供了一種以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，該方法首先對鎳鐵合金進(jìn)行高溫靜態(tài)溶解，使鎳鐵合金中鎳、鐵與稀硫酸反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鎳、硫酸鐵進(jìn)入溶液，然后過濾，調(diào)節(jié)濾液ph后再通過高溫氧壓進(jìn)行除鐵，除鐵后濾渣含豐富的氧化鐵資源，作為煉鋼用原料；濾液循環(huán)浸出，富集硫酸鎳，當(dāng)溶液中鎳含量達(dá)到一定要求后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。本發(fā)明所公開的方法工藝簡潔、設(shè)備要求低、生產(chǎn)成本低廉、綠色環(huán)保，對原料鎳鐵合金成分的適用范圍廣，可處理鎳含量在10

?

90％、鐵含量在10

?

90％的各種鎳鐵合金，同時生產(chǎn)的硫酸鎳產(chǎn)品品質(zhì)高，可直接用于電池材料的制備。

7.為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

8.一種以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，包括以下步驟：

9.a、將鎳鐵合金加入一定量的水中，再向水中加入適量硫酸，在常壓下控溫溶解，當(dāng)浸液中h

+

達(dá)到一定濃度后，停止反應(yīng)；

10.b、將步驟a得到的浸液進(jìn)行過濾，除去產(chǎn)渣及少量未溶解的鎳鐵合金，調(diào)節(jié)濾液ph值；

11.c、將步驟b得到的濾液充分?jǐn)嚢瑁缓蟮谷敫邏焊羞M(jìn)行高溫氧化除鐵；

12.d、將步驟c所得產(chǎn)物進(jìn)行過濾，得到的濾渣進(jìn)行還原焙燒，濾液則返回步驟a中與鎳鐵合金混合，再次加入硫酸后進(jìn)行溶解反應(yīng)，循環(huán)步驟a

?

d；

13.e、當(dāng)步驟d得到的濾液中的鎳達(dá)到一定濃度后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。

14.進(jìn)一步的，步驟a中所述鎳鐵合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分含量包括鎳10

?

90％、鐵10

?

90％。

15.進(jìn)一步的，步驟a中的水為自來水，所述自來水與所述鎳鐵合金的質(zhì)量比為0.5

?

5:1；向水中加入適量硫酸使硫酸濃度為1.0

?

3.0mol/l，溶解溫度控制在70

?

110℃；當(dāng)溶液中h

+

濃度低于0.5mol/l時，結(jié)束反應(yīng)。

16.進(jìn)一步的，步驟b中使用液堿或純堿調(diào)節(jié)濾液ph值至2

?

5。

17.優(yōu)選的，步驟b中所述未溶解的鎳鐵合金返回步驟a中再次進(jìn)行硫酸溶解。

18.進(jìn)一步的，步驟c中所述攪拌時間為20

?

40min；所述高溫氧化除鐵的反應(yīng)溫度為110

?

250℃，壓強(qiáng)為0.3

?

0.8mpa，反應(yīng)時間為2

?

6h。

19.進(jìn)一步的，步驟d中所述濾渣為除鐵渣，所述還原焙燒的反應(yīng)溫度為400

?

700℃，時間為1

?

6h。

20.進(jìn)一步的，步驟e中當(dāng)濾液中的鎳濃度為20

?

60g/l時，停止循環(huán)。

21.本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)原理如下：

22.鎳鐵合金非常堅(jiān)硬，難以破碎，無法直接投入生產(chǎn)，故本發(fā)明采用靜置煮沸的方式進(jìn)行溶解。鎳鐵合金靜置溶解的浸液中含有高濃度的fe

2+

，對鎳鐵合金的浸出效率有較大影響，故在每次浸出后采用高壓氧化的方式將浸液中的fe

2+

轉(zhuǎn)化為fe

3+

，fe

3+

水解生成fe(oh)3沉淀，高壓氧化后的浸液由于能產(chǎn)生部分硫酸，故后續(xù)在循環(huán)富集硫酸鎳產(chǎn)品時只需加入少量硫酸即可，減少了硫酸的用量。富集得到的高純度硫酸鎳溶液，通過萃取及蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的方式可得到電池級硫酸鎳晶體的產(chǎn)品，同時加壓氧化后的浸液將產(chǎn)生大量含鐵渣，經(jīng)過處理后可直接用于鋼鐵廠的生產(chǎn)。

23.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果如下：

24.本發(fā)明的技術(shù)方案能夠?qū)㈡囪F合金中的鎳元素進(jìn)行循環(huán)富集，產(chǎn)出純凈的硫酸鎳，同時，可得到含鐵副產(chǎn)品用于鋼鐵廠，從而使鎳鐵合金中的有價金屬得到充分的回收利用；并且，本發(fā)明的技術(shù)方案簡潔高效，適合規(guī)模化生產(chǎn)。

25.本發(fā)明結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)及市場需求，利用鎳鐵合金直接生產(chǎn)硫酸鎳，得到純凈的電池級硫酸鎳，該硫酸鎳產(chǎn)品可直接外售，或配比電池級硫酸鈷、電池級硫酸錳，用于三元電池正極材料前驅(qū)體的合成生產(chǎn)。

26.通過本發(fā)明的技術(shù)方案，鎳鐵合金在浸出后可循環(huán)使用，浸出液在高壓氧化除鐵后可用于循環(huán)富集鎳元素，提高鎳元素的回收效率，同時，高壓氧化除鐵后可產(chǎn)生部分硫酸，減少了硫酸的使用量，降低生產(chǎn)成本。

27.綜上所述，本發(fā)明技術(shù)方案具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。

附圖說明

28.圖1為本發(fā)明所述的一種以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

29.下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

30.實(shí)施例1

31.按照圖1所示工藝流程圖，詳細(xì)步驟如下：

32.a、向1kg鎳鐵合金中加入500g的水，再加入硫酸使硫酸濃度為1.0mol/l，常壓下加熱到70℃靜置溶解，當(dāng)溶液中h

+

濃度低于0.5mol/l時反應(yīng)結(jié)束；

33.b、將步驟a得到的浸液進(jìn)行過濾，除去產(chǎn)渣和沒溶解的少量鎳鐵合金；

34.c、將步驟b所得濾液使用純堿調(diào)節(jié)ph至2；

35.d、將步驟c所得溶液攪拌30min，倒入高壓釜中，設(shè)置溫度110℃，氧壓0.3mpa，反應(yīng)2小時；

36.e、將步驟d所得產(chǎn)物進(jìn)行過濾，濾渣進(jìn)行還原焙燒，濾液用于循環(huán)靜置溶解。

37.f、將步驟e所得濾渣(即除鐵渣)在400℃條件下進(jìn)行還原焙燒，還原焙燒時間1小時，所得產(chǎn)品水洗干燥后可用于鋼廠。

38.g、將步驟e所得濾液加入鎳鐵合金中，加入硫酸使硫酸濃度為1.0mol/l，循環(huán)步驟a

?

g，使溶液中鎳含量達(dá)到20g/l后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。

39.實(shí)施例2

40.按照圖1所示工藝流程圖，詳細(xì)步驟如下：

41.a、向1kg鎳鐵合金中加入5000g的水，再加入硫酸使硫酸濃度為3.0mol/l，常壓下加熱到110℃靜置溶解，當(dāng)溶液中h

+

濃度低于0.5mol/l時反應(yīng)結(jié)束；

42.b、將步驟a得到的浸液進(jìn)行過濾，除去產(chǎn)渣和鎳鐵合金；

43.c、將步驟b所得濾液使用純堿調(diào)節(jié)ph至5；

44.d、將步驟c所得溶液攪拌30min，倒入高壓釜中，設(shè)置溫度250℃，氧壓0.8mpa，反應(yīng)6小時；

45.e、將步驟d所得產(chǎn)物進(jìn)行過濾，濾渣進(jìn)行還原焙燒，濾液用于循環(huán)靜置溶解。

46.f、將步驟e所得濾渣(即除鐵渣)在700℃條件下進(jìn)行還原焙燒，還原焙燒時間6小時，所得產(chǎn)品水洗干燥后可用于鋼廠。

47.g、將步驟e所得濾液加入鎳鐵合金中，加入硫酸使硫酸濃度為3.0mol/l，循環(huán)步驟a

?

g，使溶液中鎳含量達(dá)到60g/l后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。

48.實(shí)施例3

49.按照圖1所示工藝流程圖，詳細(xì)步驟如下：

50.a、向1kg鎳鐵合金中加入2500g的水，再加入硫酸使硫酸濃度為2.0mol/l，常壓下加熱到90℃靜置溶解，當(dāng)溶液中h

+

濃度低于0.5mol/l時反應(yīng)結(jié)束；

51.b、將步驟a得到的浸液進(jìn)行過濾，除去產(chǎn)渣和沒溶解的少量鎳鐵合金；

52.c、將步驟b所得濾液使用純堿調(diào)節(jié)ph至3.5；

53.d、將步驟c所得溶液攪拌30min，倒入高壓釜中，設(shè)置溫度180℃，氧壓0.55mpa，反應(yīng)3.5小時；

54.e、將步驟d所得產(chǎn)物進(jìn)行過濾，濾渣進(jìn)行還原焙燒，濾液用于循環(huán)靜置溶解。

55.f、將步驟e所得濾渣(即除鐵渣)在550℃條件下進(jìn)行還原焙燒，還原焙燒時間3.5小時，所得產(chǎn)品水洗干燥后可用于鋼廠。

56.g、將步驟e所得濾液加入鎳鐵合金中，加入硫酸使硫酸濃度為2.0mol/l，循環(huán)步驟a

?

g，使溶液中鎳含量達(dá)到40g/l后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。

57.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，包括以下步驟：a、將鎳鐵合金加入一定量的水中，再向水中加入適量硫酸，在常壓下控溫溶解，當(dāng)浸液中h

+

達(dá)到一定濃度后，停止反應(yīng)；b、將步驟a得到的浸液進(jìn)行過濾，除去產(chǎn)渣及少量未溶解的鎳鐵合金，調(diào)節(jié)濾液ph值；c、將步驟b得到的濾液充分?jǐn)嚢?，然后倒入高壓釜中進(jìn)行高溫氧化除鐵；d、將步驟c所得產(chǎn)物進(jìn)行過濾，得到的濾渣進(jìn)行還原焙燒，濾液則返回步驟a中與鎳鐵合金混合，再次加入硫酸后進(jìn)行溶解反應(yīng)，循環(huán)步驟a

?

d；e、當(dāng)步驟d得到的濾液中的鎳達(dá)到一定濃度后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。2.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟a中所述鎳鐵合金化學(xué)元素的質(zhì)量百分含量包括鎳10

?

90％、鐵10

?

90％。3.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟a中的水為自來水，所述自來水與所述鎳鐵合金的質(zhì)量比為0.5

?

5:1。4.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟a中向水中加入適量硫酸使硫酸濃度為1.0

?

3.0mol/l，溶解溫度控制在70

?

110℃。5.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟a中當(dāng)溶液中h

+

濃度低于0.5mol/l時，結(jié)束反應(yīng)。6.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟b中使用液堿或純堿調(diào)節(jié)濾液ph值至2

?

5。7.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟c中所述攪拌時間為20

?

40min。8.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟c中所述高溫氧化除鐵的反應(yīng)溫度為110

?

250℃，壓強(qiáng)為0.3

?

0.8mpa，反應(yīng)時間為2

?

6h。9.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟d中所述濾渣為除鐵渣，所述還原焙燒的反應(yīng)溫度為400

?

700℃，時間為1

?

6h。10.如權(quán)利要求1所述的以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，其特征在于，步驟e中當(dāng)濾液中的鎳濃度為20

?

60g/l時，停止循環(huán)。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種以鎳鐵合金為原料生產(chǎn)電池級硫酸鎳的方法，屬于冶金化工技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先對鎳鐵合金進(jìn)行高溫靜態(tài)溶解，使鎳鐵合金中鎳、鐵與稀硫酸反應(yīng)，生成相應(yīng)的硫酸鎳、硫酸鐵進(jìn)入溶液，然后過濾，調(diào)節(jié)濾液pH后再通過高溫氧壓進(jìn)行除鐵，除鐵后濾渣含豐富的氧化鐵資源，作為煉鋼用原料；濾液循環(huán)浸出，富集硫酸鎳，當(dāng)溶液中鎳含量達(dá)到一定要求后，去凈化除雜、萃取生產(chǎn)電池級硫酸鎳。本發(fā)明所公開的方法工藝簡潔、設(shè)備要求低、生產(chǎn)成本低廉、綠色環(huán)保，對原料鎳鐵合金成分的適用范圍廣，可處理鎳含量在10

技術(shù)研發(fā)人員：何永 但勇 趙林 金長浩 趙澎 宋世杰 魯維 朱勇

受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川順應(yīng)動力電池材料有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.08

技術(shù)公布日：2021/11/9