[发明专利]一种金属镍酸溶解液反萃负载镍钴锰有机相制备三元料液的方法

说明书

本发明提供了一种金属镍酸溶解液反萃负载镍钴锰有机相制备三元料液的方法，具体为：将金属镍加入纯水中并搅拌，然后加入浓硫酸，静置后压滤，得到镍酸溶解液；用纯水稀释镍酸溶解液，加入双氧水，搅拌进行反应；将反应后的镍酸溶解液作为反萃剂加入到负载镍钴锰有机相中，经过多级反萃，得到含镍钴锰的反萃液和反萃有机相，含镍钴锰的反萃液即为三元料液，反萃有机相进入反萃铁段，实现有机相再生。该方法避免了金属镍酸溶时双氧水的使用，降低了生产成本；通过控制浸出液余酸浓度，提高了反应效率；浸出液中微量铁氧化后通过反萃钴镍锰负载有机相脱除，减少浸出液除铁工序的同时避免了固体废物的产生，且金属镍钴锰无损失，提高了金属回收率。

技术领域

本发明属于湿法冶炼技术领域，尤其涉及一种金属镍酸溶解液反萃负载镍钴锰有机相制备三元料液的方法。

背景技术

近年来，随着锂离子电池应用场景的不断拓展与延伸，锂离子电池的容量要求越来越高，高能量密度技术路线成为行业共识，三元材料尤其是高镍三元材料正逐步替代磷酸铁锂，成为主流动力电池正极材料。随着下游需求增速提高，三元电池产能将逐年增加，预计2018～2020年三元动力电池的需求量分别可达31.48GWh、52.42GWh及92.64GWh，年复合增速高达43.3％。随着三元电池材料的迅猛发展，镍钴资源的需求量也将越来越大。作为三元材料镍元素原材料的硫酸镍虽然2017年供应大于需求，但三元材料厂商的扩张速度仍高于硫酸镍产能约56.5％的扩张速度，因而导致硫酸镍供应将出现短缺，预计到2020年将出现近10万吨硫酸镍缺口。因此，建立稳定的原材料供应链，采用先进的生产工艺以降低成本，对企业保持良好的生存状况至关重要。

目前制备硫酸镍的方式主要分为两种，一种是以镍中间品为原料，包括氧化镍、氢氧化镍或含镍废料等，另一种是直接以金属镍为原料，包括电解镍、镍粉和镍豆等。以镍中间品为原料，目前通常采用还原酸浸—化学沉淀除杂—萃取分离的工艺，最终通过硫酸反萃得到硫酸钴及硫酸镍产品。以金属镍制备硫酸镍主要采用直接酸溶法，原料以镍粉及镍豆为主，目前一般采用硫酸加双氧水浸出—氧化中和法去除微量铁的工艺。该工艺中镍溶解涉及的反应方程式为：Ni+H₂SO₄+H₂O₂＝NiSO₄+2H₂O，浸出过程中需要加入双氧水作为氧化剂防止金属镍钝化，双氧水理论消耗量为6.3t/t-Ni(双氧水的质量分数为27.5％)，实际生产中利用高浓度硫酸反应后再加双氧水，双氧水消耗量在300～400kg/t-Ni之间。因金属镍酸溶解液中含有微量铁(10～50mg/L)，需增加氧化中和除铁工序，除铁过程是将铁以胶体氢氧化铁形式除去，生成的氢氧化铁胶体中会夹带硫酸镍，同时还可能生成氢氧化镍沉淀导致镍损失，损失率在0.3％-0.5％之间。此外，负载镍钴锰有机相反萃过程还需消耗硫酸，按1mol金属离子需消耗2mol氢离子算，硫酸单耗量为1.67t/t-Ni。因此，虽然该工艺具有生产能力大的优点，但同时存在双氧水消耗大，反应速度慢，微量铁去除产生固体废渣导致镍回收率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种金属镍酸溶解液反萃负载镍钴锰有机相制备三元料液的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种金属镍酸溶解液反萃负载镍钴锰有机相制备三元料液的方法，包括以下步骤：

(1)将金属镍加入纯水中并搅拌，然后加入浓硫酸，静置后压滤，得到镍酸溶解液；

(2)用纯水稀释步骤(1)后的镍酸溶解液，加入双氧水，搅拌进行反应；

(3)将步骤(2)后的镍酸溶解液作为反萃剂加入到负载镍钴锰有机相中，经过多级反萃，得到含镍钴锰的反萃液和反萃有机相，含镍钴锰的反萃液即为三元料液，反萃有机相进入反萃铁段，实现有机相再生。