本发明专利技术属于冶金领域，公开了一种通过镍铁转产制备高镍型三元前驱体的方法和应用。该方法包括以下步骤：将红土镍矿干燥，进行预还原反应，再进行深还原熔炼，分离，精炼，得到镍铁合金；向镍铁合金加入含硫料进行吹炼，再加入焦粉与石英，得到高冰镍；向高冰镍加入浓硫酸反应，分离，加压浸出，得到硫酸镍；向硫酸镍加入钴源和锰源，再加入还原剂、沉淀剂、水和络合剂进行造核反应，核生长，制得高镍三元前驱体。本发明专利技术在原有RKEF工艺的基础上，以产量过剩、价格低廉的镍铁为中间体，添加含硫料、并增加吹炼装置制得高冰镍，再利用高冰镍生产硫酸镍，可在极大程度上缓解硫酸镍的原料供应压力的同时，还提升了镍的回收率。还提升了镍的回收率。还提升了镍的回收率。
【技术实现步骤摘要】
通过镍铁转产制备高镍型三元前驱体的方法及其应用
[0001]本专利技术属于冶金领域，具体涉及一种通过镍铁转产制备高镍型三元前驱体的方法及其应用。
技术介绍
[0002]镍具有优异的物化性能，在不锈钢、电镀和电池等领域均得到广泛应用。目前地球上已查明的镍矿资源以硫化镍矿和氧化镍矿为主，其中硫化镍矿占总储备量的30％，而主要成分为氧化镍的红土镍矿占比达70％。
[0003]当前红土镍矿的工业化开发形式主要包括火法冶炼和湿法冶炼，其中火法冶炼因其工艺流程短、镍回收率高和对环境污染小等特点应用最为广泛。红土镍矿中物相组成复杂，镍在红土矿中通常品位较低，且原子半径与铁相似，因此在火法工艺下制得的主要产品为镍铁，而不是高纯度的金属镍。镍铁是炼钢工业中的一种重要原材料，可用于生产不锈钢、结构钢和耐热铸钢等。
[0004]常见的三元前驱体由镍钴锰三种金属组成，各元素含量的高低与材料的热稳定性、循环性和比容量紧密相关。高镍型三元前驱体可显著增加材料的容量、降低电池的单位成本，是三元锂电理想的发展方向之一，因而对其原材料硫酸镍的需求得到提升。拓宽硫酸镍的合成路径非常迫切，高冰镍是一种常用来生产硫酸镍和其他多种镍盐的金属共融体，传统制备高冰镍的方式为通过硫化镍精矿转炉吹炼。但随着硫化镍资源的长期过度开发，其地球储量减少、开采成本提高且平均品位降低。因此，为解决日益尖锐的镍资源供需矛盾，加速开发储量丰富的红土镍矿，并通过其主要产物镍铁制备高冰镍，进而转产制备高镍型三元前驱体具有重要的意义。还有传统利用红土镍矿生产硫酸镍进而制备三元前驱体的方法常将低冰镍作为媒介，需开辟特殊的生产线；但这种方法成本较高、步骤繁琐且销售压力大。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种通过镍铁转产制备高镍型三元前驱体的方法和应用，该方法在原有RKEF(“回转窑
‑
矿热炉”法)工艺的基础上，以产量过剩、价格低廉的镍铁为中间体，添加含硫料、并增加吹炼装置制得高冰镍，再利用高冰镍生产硫酸镍，可在极大程度上缓解硫酸镍的原料供应压力的同时，还提升了镍的回收率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种高镍型三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将红土镍矿破碎，筛分，干燥，再进行预还原反应，得到红土镍矿粉末；
[0009](2)将所述红土镍矿粉末进行深还原熔炼，精炼，得到镍铁合金；
[0010](3)向所述镍铁合金加入含硫料进行吹炼，再加入焦粉与石英，得到高冰镍；
[0011](4)将所述高冰镍制成粉体，加入浓硫酸反应，过滤，取滤液继续加入浓硫酸，加压
浸出，得到硫酸镍；
[0012](5)将部分还原剂和络合剂、水和沉淀剂作为底液，向所述硫酸镍加入钴源和锰源配制镍钴锰混合溶液加入底液中，再加入剩余的还原剂、络合剂混合后，进行造核反应，核生长，合成，制得所述高镍型三元前驱体。
[0013]预还原反应：对处理后的红土镍矿经回转窑对镍和铁进行部分选择性还原，产出高温红土镍矿粉末。
[0014]深还原反应：以焦炭和煤为还原剂，在还原性气氛下(一氧化碳)将红土镍矿粉末装入电炉中进行还原熔炼，制得镍铁合金。
[0015]优选地，步骤(1)中，所述破碎处理后的红土镍矿的粒径为20
‑
100mm。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述红土镍矿的Ni含量为1
‑
2％，Fe含量为12
‑
17％，SiO2含量为35
‑
40％，MgO含量为20
‑
25％。。
[0017]优选地，步骤(1)中，所述干燥的温度为650
‑
850℃。
[0018]优选地，步骤(1)中，所述预还原反应的温度为900
‑
1100℃，时间为2
‑
4h。
[0019]优选地，步骤(1)中，所述预还原反应的还原剂为焦炭或煤。
[0020]优选地，步骤(2)中，所述深还原熔炼的环境气体为CO。
[0021]优选地，步骤(2)中，所述深还原熔炼的的温度为1500
‑
1700℃，时间为2
‑
4h
[0022]优选地，步骤(2)中，所述镍铁合金的镍品位为25
‑
30％。
[0023]优选地，步骤(3)中，所述含硫料为硫磺、黄铁矿或石膏中的至少一种。
[0024]优选地，步骤(3)中，所述吹炼的温度为1300
‑
1500℃，气氛为空气。
[0025]优选地，步骤(3)中，所述焦粉的添加量为40
‑
120kg。
[0026]优选地，步骤(3)中，所述石英的添加量为2
‑
10kg。
[0027]焦粉起提高炉温与控制反应气氛的作用，石英用于降低温度，两者结合以去除镍铁中的Fe以及S等杂质。
[0028]优选地，步骤(3)中，所述高冰镍的含硫量为20％。
[0029]优选地，步骤(4)中，所述高冰镍粉碎前还包括对高冰镍在高压水下进行水萃处理。
[0030]优选地，步骤(4)中，所述粉碎后高冰镍的粒径为60
‑
120mm。
[0031]优选地，步骤(4)中，所述球磨后80％以上高冰镍的粒径要小于50mm。
[0032]优选地，步骤(4)中，所述加压浸出的压力为700
‑
850kPa，加压浸出的温度为145
‑
160℃。
[0033]优选地，步骤(5)中，所述硫酸镍、钴源和锰源中镍钴锰的摩尔比为(0.6
‑
0.9)：(0.05
‑
0.2)：(0.05
‑
0.2)。
[0034]优选地，步骤(5)中，所述沉淀剂为氢氧化钠。
[0035]优选地，步骤(5)中，所述络合剂为氨水。
[0036]优选地，步骤(5)中，所述还原剂为硼氢化钠、水合肼或乙二醇中的一种。
[0037]进一步优选地，所述还原剂为硼氢化钠。硼氢化钠还原性极强，可加强氨水的络合作用。
[0038]优选地，步骤(5)中，所述钴源为硫酸钴或氯化钴；所述锰源为硫酸锰或氯化锰。
[0039]优选地，步骤(5)中，所配置镍钴锰混合溶液的浓度为80
‑
150g/L。
[0040]优选地，步骤(5)中，所述造核反应的气氛为惰性气体。
[0041]进一步优选地，所述惰性气体为氩气。
[0042]优选地，步骤(5)中，所述造核反应的过程中调节pH为8
‑
12，造核反应的转速为200
‑
400r/min，造核反应的温度为40
‑
800℃。
[0043]优选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高镍型三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将红土镍矿破碎，筛分，干燥，再进行预还原反应，得到红土镍矿粉末；(2)将所述红土镍矿粉末进行深还原熔炼，精炼，得到镍铁合金；(3)向所述镍铁合金加入含硫料进行吹炼，再加入焦粉与石英，得到高冰镍；(4)将所述高冰镍制成粉体，加入浓硫酸反应，过滤，取滤液继续加入浓硫酸，加压浸出，得到硫酸镍；(5)将部分还原剂和络合剂、水和沉淀剂作为底液，向所述硫酸镍加入钴源和锰源配制镍钴锰混合溶液加入底液中，再加入剩余的还原剂、络合剂混合后，进行造核反应，核生长，合成，制得所述高镍型三元前驱体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述红土镍矿的Ni含量为1
‑
2％，Fe含量为12
‑
17％，SiO2含量为35
‑
40％，MgO含量为20
‑
25％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预还原反应的温度为900
‑
1100℃，预还原反应的时间为2
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，吕思洁，谢英豪，李爱霞，李长东，张学梅，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：
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