[发明专利]一种从镍铁合金中分离镍和铁的方法和应用

说明书

本发明属于湿法冶金领域，公开了一种从镍铁合金中分离镍和铁的方法和应用，该方法包括如下步骤：将镍铁合金溶解于酸液中，过滤，取滤液，得到酸性镍铁溶液；将酸性镍铁溶液调节pH，加热，搅拌，加入铁粉继续加热搅拌，得到海绵镍和沉镍母液；将沉镍母液进行氧化沉铁，得到氢氧化铁渣和沉铁母液；将海绵镍溶于硫酸中，过滤，收集滤液，升温，调节pH，得到硫酸镍溶液。本发明使用酸液将镍铁合金溶解后，通过铁粉将溶液中的镍置换得到海绵镍，沉镍母液氧化后生成氢氧化铁，镍含量低于0.4％，沉铁母液则可以返回浸出段，海绵镍经过酸溶、除杂、蒸发结晶后可得到电池级的硫酸镍产品。

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种从镍铁合金中分离镍和铁的方法和应用。

背景技术

近年来，随着锂电新能源行业的飞速发展，锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度高、自放电小、寿命长、无记忆效应等优点，被广泛应用于各种电子设备中。而与其它类型的化学电源体系不同，锂离子电池的正负极材料仍在不断创新和发展。就目前市场分析来看，NCM/NCA(电池正极材料)三元材料占据50％以上市场份额，对于镍的需求量日益攀升。

世界范围内，镍的产能逐渐出现供应不足的现象。硫酸镍的供应量明显不足，三元前驱体工厂通过采购镍豆、镍粉、镍板、MHP(混合氢氧化镍钴)等等镍原料，通过加工精制得到电池级硫酸镍，来缓解原料不足的状况。为了解决电池材料中镍原料不足的问题，开发新的镍原料来制备电池级硫酸镍，成为亟待解决的问题。当前，国内外市场镍的产品多以单质镍、镍铁合金的形式产出，少数以硫酸镍、MHP等形式产出。单质镍制备电池级硫酸镍工艺简单，直接加硫酸溶解，简单除杂便可。但单质镍的价格昂贵，成本上并不划算。而镍铁合金不仅供应丰富，而且价格较低，但因其中含有大量的铁杂质，分离需要大量的辅料消耗，技术上一直没有很好的突破。

相关技术公开了一种利用红土镍矿提取氧化镍的方法及系统，其中涉及到的方法是将镍铁合金熔化制粒，然后进行选择性氧化焙烧，再进行氨浸-蒸氨-煅烧处理得到氧化镍产品。这种工艺可行，提高镍铁合金利用价值的同时减低镍的生产成本。但是因为辅料消耗量大，能耗高，也不易推广。

相关技术还公开了采用含镍生铁作为原料，通过磷酸和硫酸/盐酸的混酸浸出镍铁，得到溶液加氧化剂氧化，再加碱液沉淀磷酸铁，得到硫酸镍和硫酸钠/硫酸铵混合溶液，再将此溶液经过萃取-反萃工艺，得到电池级的硫酸镍溶液。此工艺得到的磷酸铁品质差，达不到电池级水平，且硫酸镍要经过萃取-反萃工序，成本高，效益低，杂质含量还相对较高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种从镍铁合金中分离镍和铁的方法和应用，该方法通过酸溶镍铁合金、置换海绵镍、氧化除铁、洗渣得到氢氧化铁；海绵镍酸溶、除杂、蒸发结晶得到电池级硫酸镍，该方法能耗低，成本低，工艺简单，实现镍铁的高效资源化。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种从镍铁合金中分离镍和铁的方法，包括如下步骤：

(1)将镍铁合金溶解于酸液中，过滤，取滤液，得到酸性镍铁溶液；

(2)将所述酸性镍铁溶液调节pH，加热，搅拌，加入铁粉继续加热搅拌，得到海绵镍和沉镍母液；

(3)将所述沉镍母液进行氧化沉铁，得到氢氧化铁渣和沉铁母液；

(4)将所述海绵镍溶于硫酸中，过滤，收集滤液，升温，调节pH，得到硫酸镍溶液。

优选地，步骤(1)中，所述镍铁合金是将红土镍矿经还原焙烧所得，所述镍铁合金中镍的含量为15％～40％，铁的含量为60％～85％；其中，杂质总含量小于2％。

优选地，步骤(1)中，所述酸液为硫酸或盐酸中的至少一种。

优选地，步骤(1)中，所述溶解的温度为20℃～95℃，进一步优选为50℃～95℃，更优选为60℃～85℃。