电池级硫酸镍的生产方法与流程

414 编辑：中冶有色技术网来源：广西银亿新材料有限公司

2023-09-25 14:58:21

本发明涉及冶金化工、湿法冶金、资源再生领域，具体涉及一种电池级硫酸镍的生产方法。

背景技术：

目前，由于三元电池材料产业的迅猛，各大硫酸镍生产商都在抢占氢氧化镍原料市场，在中国投放氢氧化镍的企业主要有中冶瑞木、第一量子、淡水河谷等，在中国投放的氢氧化镍金属量总量不足5万吨，未来氢氧化镍的缺口将比较严重，价格也持续上涨。而硫化镍原料由于浸出难度相对较大，市场处于富余状态，本发明以硫化镍为原料阐述一种新型电池级硫酸镍生产方法。

硫化镍是镍冶炼的重要原料，其处理工艺一般为火法和湿法两种。火法处理工艺是将硫化镍矿中的镍熔炼成低镍锍，再经转炉吹炼为高镍锍，最后以不同精炼方法生产不同的镍产品，但该方法产生大量二氧化硫气体，污染环境。湿法处理工艺一般是指将硫化镍矿中的镍浸出到溶液中再提镍的过程，主要有硫酸化焙烧浸出法、常压氨浸法、加压氨浸法、氧压浸出法等。

加压浸出是处理复杂金属矿物资源的湿法冶金新工艺之一，但加压浸出存在杂质去除困难、浸出时间长、浸出效率低问题；目前主流工艺为金川公司、吉恩镍业等推行“氧压浸出”技术，虽不需熔炼，但该工艺较为复杂，且设备投资大、辅料成本高的问题。公开号为cn107777734a的发明专利公开了一种用硫化镍矿制备硫酸镍的方法，该方法为先将硫化镍矿磨细，加入稀酸去除杂质后，加入硫酸、氧化剂、硫结合剂、硫酸钙抑制剂等混合均匀后加入到高压釜中，通入高压空气，反应后经固液分离得到硫酸镍溶液和浸出渣。其流程短，浸出效率高，成本低，绿色环保，但所用酸为稀酸(质量浓度为5％和20％的硫酸/盐酸/硝酸)，浸出温度较低，浸出速度仍然较慢，所需时间较长；浸出过程要求温度和压力分别为140～200℃、2mpa，不利于节约生产成本；氧化剂为硫酸铜、过氧化氢、过氧乙酸、高锰酸钾或过硫酸铵，且所需试剂种类较多，不利于节约生产成本和硫酸镍产品的纯化。

技术实现要素：

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种针电池级硫酸镍的生产方法，其生产流程短、成本低，产品纯度高，经济可行，属环境友好型技术。一种电池级硫酸镍的生产方法，包括以下步骤：

a)硫化镍浸出，硫化镍在浓硫酸、高温、微负压条件下浸出，再加水溶解，固液分离得到硫化镍浸出液和硫化镍浸出渣；反应过程产生的二氧化硫尾气吸收后用于生产亚硫酸钠；

b)除杂，硫化镍浸出液经氢氧化物中和余酸、除杂(铁、铝、硅)、萃取、除油、蒸发结晶制电池级硫酸镍产品。

c)硫磺回收，硫化镍浸出渣经过洗涤、烘干，再经过热熔过滤工艺生产和回收高纯度商品硫磺。

进一步的，所述的浓硫酸为质量分数70-98％的浓硫酸，酸矿质量比大于1:1，浸出时间为1-20h，温度为80-400℃，压力小于0.1mpa(低于常压即可)。

进一步的，步骤a)所述的硫化镍浸出反应，其所需设备材质(或内衬)为316l或904l不锈钢或钛合金或陶瓷或搪瓷。

进一步的，步骤a)所述的硫化镍为硫化镍中间品，其主要的组成和含量如下：40％-55％ni、3％-6％fe、0.04％-0.15％al2o3、0.3％-0.5％sio2、30％-40％s、7％—15％h2o。

进一步的，步骤a)所述的尾气吸收采用纯碱或液碱溶液作为尾气吸收液。

进一步的，步骤b)中用于中和硫化镍浸出液余酸的碱性原料为氢氧化镍中间品，硫化镍中的铁以fe2+溶出，氢氧化镍中间品含锰氧化物，硫化镍浸出液中的fe2+与氢氧化镍中间品的锰氧化物发生氧化还原反应，fe2+氧化为fe3+，锰氧化物也被还原浸出，避免了商品氢氧化镍中间品“酸不溶渣”的二次处理。

进一步的，步骤b)所述的硫化镍浸出液的除杂所用试剂为石灰，控制ph为2.5-3.5除铁、再控制ph为5-6除硅铝。

进一步的，步骤b)所述的萃取为先p204萃取后cyanex272萃取。

进一步的，步骤a)所述的硫化镍浸出渣洗涤后先90-110℃烘干，再加热至119-200℃热熔，经压滤机过滤，固液分离得到液态商品硫磺和固态硫化物，固态硫化物富集后返回硫化镍浸出工序，实现硫化镍原料的全资源化回收，其中硫磺回收率大于90％。

本发明的有益效果：

本发明采用浓酸高温浸出，利用浓硫酸与水混合放热的特点，提高了浸出温度，加快了浸出速度，镍浸出率较高，并且对浸出渣热熔、过滤、分离生产高纯度商品硫磺，分离了硫磺的浸出渣后硫化镍得到富集，再将其返回浸出，与传统的硫磺回收方法(闪蒸/汽化)相比，本方法所需流程短、能耗低，可快速、高效地实现硫单质的生产和无渣化，有利于资源回用效益最大化。

附图说明

图1--电池级硫酸镍的生产方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

硫化镍矿代表样品成分表

上述为硫化镍代表样品成分表，下述实施例均以该代表样为原料进行实验。

实施例1

分别称取浓硫酸(70％)40g、硫化镍精矿40g，将硫化镍精矿边搅拌边加入浓硫酸中溶解，溶解完成后放入一体式马弗炉内350℃焙烧6h后取出，将焙烧后的镍渣加水加热搅拌后，固液分离得到硫化镍浸出渣及硫化镍浸出液，硫化镍浸出率达99.56％，硫化镍浸出渣经过洗涤后90℃烘干，再加热至119℃热熔，固液分离后得到液态商品硫磺和固态酸不溶渣，硫磺回收率为90.1％,得到硫磺样品达到商品硫磺优等品指标(gb/t2449-2006)。

向硫化镍浸出液(含酸量30g/l)中加入氢氧化镍中和至含酸量1.0g/l，固液分离，固体返回浸出，液体进入除铁工序。采用针铁矿法除铁加入石灰控制ph为2.5-3.5，沉铁结束后固液分离，固体加工成铁精矿，液体再用石灰调节ph至5-6除硅铝，固液分离得到硅铝渣及除杂滤液，除杂滤液经p204萃取、cyanex272萃取、除油、蒸发结晶,制得的硫酸镍产品送化验室分析，分析结果为22.0％ni、0.03％co、0.00035％cu、0.0003％fe、0.00066％zn、0.0071％ca、0.0004mg，符合电池级硫酸镍的产品标准。

实施例2

分别称取浓硫酸(85％)112g、硫化镍精矿40g，将硫化镍精矿边搅拌边加入浓硫酸中溶解，溶解完成后放入一体式马弗炉内190℃焙烧8h后取出，将焙烧后的镍渣加水加热搅拌后固液分离得到硫化镍浸出渣及硫化镍浸出液，硫化镍浸出率达98.86％，硫化镍浸出渣经过洗涤后110℃烘干，再加热至200℃热熔，固液分离后得到液态商品硫磺和固态酸不溶渣，硫磺回收率为90.5％，实验样品达到商品硫磺优等品指标(gb/t2449-2006)。

向硫化镍浸出液(含酸量50g/l)中加入氢氧化镍中和至含酸量1.1g/l，固液分离，固体返回堆浸，液体进入除铁工序。采用针铁矿法除铁加入石灰控制ph为2.5-3.5，沉铁结束后固液分离，固体加工成铁精矿，液体再用石灰调节ph至5-6除硅铝，固液分离得到硅铝渣及除杂滤液，除杂液经p204萃取、cyanex272萃取、除油、蒸发结晶,制得的硫酸镍产品送化验室分析，分析结果为22.2％ni、0.036％co、0.0004％cu、0.0002％fe、0.0006％zn、0.0061％ca、0.00036mg，符合电池级硫酸镍的产品标准。

实施例3

分别称取浓硫酸(98％)200g、硫化镍精矿40g，将硫化镍精矿边搅拌边加入浓硫酸中溶解，溶解完成后放入一体式马弗炉内80℃焙烧12h后取出，将焙烧后的镍渣加水加热搅拌后，固液分离得到硫化镍浸出渣及硫化镍浸出液，硫化镍浸出率达99.56％，硫化镍浸出渣经过洗涤后100℃烘干，再加热至170℃热熔，固液分离后得到液态商品硫磺和固态酸不溶渣，硫磺回收率为91.6％。

向硫化镍浸出液(含酸量100g/l)中加入氢氧化镍中和至含酸量1.4g/l，固液分离，固体返回堆浸，液体进入除铁工序。采用针铁矿法除铁加入石灰控制ph为2.5-3.5，沉铁结束后固液分离，固体加工成铁精矿，液体再用石灰调节ph至5-6除硅铝，固液分离得到硅铝渣及除杂滤液，除杂滤液经p204萃取、cyanex272萃取、除油、蒸发结晶,制得的硫酸镍产品送化验室分析，分析结果为23.0％ni、0.023％co、0.0001％cu、0.00025％fe、0.00056％zn、0.0046％ca、0.0002mg，符合电池级硫酸镍的产品标准。

以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结

本发明涉及一种电池级硫酸镍的生产方法，包括以下步骤：a）硫化镍浸出：硫化镍在浓硫酸、高温、微负压条件下浸出，再加水溶解，固液分离得到硫化镍浸出液和硫化镍浸出渣；b）除杂：硫化镍浸出液经氢氧化物中和余酸，除杂、萃取、除油、蒸发结晶制电池级硫酸镍产品；c）硫磺回收：硫化镍浸出渣经过洗涤、烘干，再经过热熔过滤工艺生产和回收高纯度商品硫磺。本发明采用的方法镍浸出率较高，且所需流程短、能耗低，可快速、高效地实现硫单质的生产和无渣化，有利于资源回用效益最大化。

技术研发人员：任卫东;田建华;和润秀;林万青;李炳强

受保护的技术使用者：广西银亿新材料有限公司

技术研发日：2018.09.05

技术公布日：2019.01.01

声明：

“电池级硫酸镍的生产方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)