[发明专利]红土镍矿酸焙烧-溶出-碱焙烧提取硅并制备硅酸铁锂/碳的方法

说明书

一种红土镍矿酸焙烧‑溶出‑碱焙烧提取硅并制备硅酸铁锂/碳的方法，包括以下步骤：(1)将红土镍矿烘干后磨细；(2)与硫酸铵混合；(3)在350±10℃焙烧后550±10℃焙烧；(4)酸焙烧熟料与水混合一次溶出，过滤分离；(5)滤渣与氢氧化钠混合后焙烧；(6)碱焙烧熟料与水混合二次溶出；(7)滤液与NaCl溶液混合并加入活性剂再调节pH，静置熟化；(8)过滤水洗烘干制成纳米SiO₂；(9)加入到氢氧化锂溶液中，搅拌后加入到氯化亚铁溶液中，加热至200±10℃水热反应合成前驱体；(10)将前驱体和蔗糖在氢气流通条件下，加热至600～800℃煅烧。本发明的方法有效解决低品位红土镍矿中硅元素的高附加值应用。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种红土镍矿酸焙烧-溶出-碱焙烧提取硅并制备硅酸铁锂/碳的方法。

背景技术

镍作为一种重要的战略金属，被广泛应用到钢铁工业、磁性工业、军事、有色金属、特殊合金、贮氢材料、特种镍粉、新型涂镍复合材料、二次电池、医疗卫生等高新技术领域；随着世界经济一体化的高速发展，可用的硫化镍资源已日益枯竭；世界镍资源70％的红土镍矿被认为是世界上最大的镍资源，是含有铁、镁、硅、镍、钴等多种元素的矿产资源，镍的含量较低，一般为1～3％、硅含量高(40％左右)，主要采取湿法冶金工艺提取镍等有价元素；相较于火法工艺，湿法工艺简单、成本低，同时可以有效回收红土镍矿中钴元素。

湿法工艺根据浸出剂和浸出条件的不同可分为氨浸法、高压酸浸法、常压酸浸法、微生物浸出法等；常压酸浸是目前红土镍矿处理工艺研究较为热门的方向，常压酸浸红土镍矿具有工艺简单、能耗低、投资少、操作简单等优点，但镍的回收率低、污染严重；高压酸浸法镍和钴的浸出率高，只适合处理镁含量低的红土镍矿，且高压操作也限制了该方法的应用；微生物浸出法是比较环保的红土镍矿处理方法，但工业放大过程的浸出率极不稳定，存在生产周期长、微生物培养成本高、有机酸循环利用等问题。

湿法工艺从发展循环经济的角度出发，综合利用了镍、钴、镁等元素，并考虑了原料的循环利用，但低品位红土镍矿中的硅元素含量高于40％，酸法处理工艺矿石中含量较高的硅没有加以利用，存在着废渣排放问题。

正极材料作为锂离子动力电池四大材料的核心材料，也是区别多种锂离子电池的依据，占成本的40％以上，正极材料由于其价格偏高、比容量偏低而成为制约锂离子电池大规模推广应用的瓶颈；因此，正极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为关注的板块；与其它正极材料相比，新型聚阴离子型材料以其优良的热稳定性、安全性及低成本的优势，成为当前电极材料研究的热点；特别是以硅酸铁锂(Li₂FeSiO₄)为代表的硅酸盐材料，由于稳定的电化学性能和极高的安全性而受到广泛关注。

纳米SiO₂具有原材料来源广、价格低廉等优点，成为制备Li₂FeSiO₄的较佳选择，而低品位红土镍矿中硅元素的含量约占40％左右，极具综合利用价值；利用低品位红土镍矿提取SiO₂，进而作为锂离子电池正极材料Li₂FeSiO₄的原料，目前的研究还较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种红土镍矿酸焙烧-溶出-碱焙烧提取硅并制备硅酸铁锂/碳的方法，以红土镍矿为原料，先加入硫酸铵进行酸焙烧，再溶出后加入碱进行减焙烧，提取出纳米二氧化硅，作为硅源制备硅酸铁锂/碳(Li₂FeSiO₄/C)材料，高效利用红土镍矿的同时，制备出可用于锂电池正极的硅酸盐材料。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将红土镍矿烘干去除水分，然后破碎并磨细至200目以下，得到红土镍矿粉料；

2、将红土镍矿粉料和硫酸铵按质量比1:(1～1.5)均匀混合，得到混合物料；