[发明专利]一种利用铜镍矿制备镍基正极材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用铜镍矿制备镍基正极材料的方法。包括将铜镍矿球磨、氧化浸出、蒸氨除铜、置换除铜后加入强碱，制备得到金属氢氧化物沉淀，将所述金属氢氧化物沉淀经酸溶解后，采用采用喷雾干燥法、喷雾热解法、共沉淀法中的一种方法制备得到目标前驱体；将目标前驱体与锂盐混合，经高温烧结制备得到所述镍基正极材料。本发明从制备得到的镍基正极材料出发，能综合利用铜镍矿中的各种金属元素，是一种能耗低、工艺流程短、工艺附加值高、环境友好的利用铜镍矿制备镍基正极材料的方法。

技术领域

本发明属有色金属领域，具体涉及一种利用铜镍矿制备镍基正极材料的方法

背景技术

随着经济的发展，单一高品位的镍矿石日益枯竭，如何利用低品位的复杂镍矿成为了当今镍冶金的研究热点。因此，加快研发综合利用低品位的复杂镍矿石成为矿物利用的必然趋势。

常见的铜镍矿有硫化铜镍矿，硫化氧化混合矿，红土镍矿等。铜镍矿是冶炼金属铜、镍的主要原料。目前铜镍矿的冶炼的工艺，都是以提取单一金属或者化合物为目的的冶金技术，技术路线不能综合利用矿物中的各种金属，存在流程长，工艺附加值低等问题。

另一方面，随着全球环境的日益恶化，人们对于新能源材料的需求快速增长，锂离子电池镍基正极材料受到越来越广泛的关注。由于镍酸锂存在锂、镍混排严重，存在难以合成计量化学比材料等缺陷，因此，目前主流的镍基正极材料均为多元正极材料，常见的有镍钴锰三元材料，镍钴铝三元材料等，具有比容量大、环境友好等优点。镍在三元材料中是贡献主要容量的金属元素。为了满足不断提高材料能量密度和功率密度的要求，未来对镍的需求量将会逐渐增大。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统工艺不能综合开发利用铜镍矿，存在工艺流程长，环境污染大，经济效益低等问题，提供一种利用铜镍矿制备镍基正极材料的方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的，一种利用铜镍矿制备镍基正极材料的方法，包括如下步骤：

(1)将铜镍矿球磨并过筛，取过200目筛的矿样；

(2)以无水氨或含氨溶液作为浸出剂，通入氧气或空气对步骤(1)所述矿样进行氧化浸出，所述矿样中的铜、镍、钴元素经氧化浸出后进入浸出液，浸出液中铜离子浓度与不饱和硫离子浓度比在0.95:1到1.05:1之间；

(3)将步骤(2)得到的浸出液加热至沸腾，固液分离得到硫化亚铜沉淀和溶液A；

(4)向步骤(3)得到的溶液A中加入硫化锰、硫化铝或镍粉，反应时长为15～60分钟，固液分离得到溶液B以及硫化铜或金属铜沉淀；

(5)向步骤(4)得到的溶液B中加入强碱，加热至沸腾，固液分离得到金属氢氧化物沉淀；

(6)加酸溶解所述步骤(5)中得到的金属氢氧化物沉淀，补充加入镍盐、钴盐、锰盐或铝盐中的一种或多种，采用喷雾干燥法、喷雾热解法、共沉淀法中的一种方法制备得到目标前驱体；

(7)将步骤(6)中得到的目标前驱体与锂盐，按锂盐与所述目标前驱体的摩尔比为1:1～1.1:1混合，经高温烧结制备得到所述镍基正极材料。

所述(2)中，使用的氧化剂为氧气、空气等常见的氧化剂进行氧化浸出。空气和氧气作为常见氧化剂，价格便宜，而使用强氧化剂会导致不饱和硫离子会被迅速氧化成硫酸根离子，导致除铜的时候需要额外加入除铜剂。

进一步的，所述步骤(2)中，在常压条件下，采用含氨溶液进行浸出，所述含氨溶液为氨水或氨水与氯化铵的混合溶液，所述氨水与氯化铵的混合溶液中氯化铵与氨的摩尔比≤0.2，所述含氨溶液中总氨浓度为大于2.5mol/L，所述总氨浓度为含氨溶液中氨分子浓度和铵根离子浓度之和，浸出温度为10℃～40℃，浸出时间为6h～15h，分1～4段浸出。