一种生产硫酸镍溶液的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种生产硫酸镍溶液的系统，该系统包括化合浸出单元、降酸单元以及除杂单元。化合浸出单元的排液口通过第一输送装置与降酸单元的进液口相连通。降酸单元的排液口通过第二输送装置与除杂单元的进液口相连通。除杂单元的排液口通过第三输送装置与成品储藏罐的进液口相连通。通过浓硫酸浸出、降酸处理以及多次过滤和除杂工序后得到电池级含锰硫酸镍溶液。具有浸出速率快、镍粉且成品中的硫酸镍杂质含量低，生产工序和装置简单，安全环保，生产成本低等特点，具有优良的推广及应用价值。及应用价值。及应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种生产硫酸镍溶液的系统


[0001]本技术涉及有色金属生产设备，具体涉及一种生产电池级硫酸镍溶液的系统，属于有色金属生产


技术介绍

[0002]随着近几年新能源行业的快速发展，市场对三元电池材料的需求量迅速增加，而硫酸镍和硫酸锰分别作为其中镍、锰元素的主要来源，其全球销量也在逐年增长，具有很大的生产价值。本专利技术以金属镍和金属锰为主要原料介绍一种工业生产电池级含锰硫酸镍溶液的方法。
[0003]目前，硫酸镍溶液的制备主要有电解法、湿法回收和镍
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硫酸化合法等方法，其中电解法和湿法回收工艺流程较为复杂，能耗较高，生产成本高，且所制得的硫酸镍溶液杂质含量较高，不能满足现有三元电池材料的质量要求；而镍
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硫酸化合法利用单质镍直接与硫酸反应，能制备出纯度较高的硫酸镍溶液，但其受浸出效率低、周期长、除杂过程中体系降酸困难、含镍辅料价格高昂等问题影响，致使生产设备投资大、生产流程复杂、辅料成本高。公开号为CN111689530A的专利技术专利公开了一种硫酸镍溶液的生产方法和装置，该方法先将镍粉与稀硫酸在常温下混合反应8天，得到一定浓度的第一硫酸镍溶液后进行固液分离，然后往滤液中加入新的镍粉与之混合，再按一定速率滴入质量分数为27.5％的双氧水以控制温度在一定范围，反应12h后得到pH为1.5和Ni
2+
浓度为122g/L的第二硫酸镍溶液，然后往第二硫酸镍溶液中继续按一定速率加双氧水至pH为3.5
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4.5，耗时4h，最后经萃取、皂化、除油和过滤得到硫酸镍溶液浸出渣。其能耗较低，清洁环保，且其专利技术的搅拌装置能有效地搅起釜底沉积的镍粉，提高了反应速率。但全程无外加热源，所用硫酸浓度较低，浸出周期过长；辅料双氧水浓度较高，利用率较低，耗量过大，且加双氧水后需严格监测体系温度并调整双氧水加入速率，辅料及人工成本高；整个“浸出
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降酸
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除杂”工序复杂，不利于节约生产成本。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本技术提供了一种生产硫酸镍溶液的系统，通过浓硫酸浸出、降酸处理以及多次过滤和除杂工序后得到电池级含锰硫酸镍溶液。具有浸出速率快、镍粉且成品中的硫酸镍杂质含量低，生产工序和装置简单，安全环保，生产成本低等特点，具有优良的推广及应用价值。
[0005]为实现上述目的，本技术所采用的技术方案具体如下所述：
[0006]一种生产硫酸镍溶液的系统，该系统包括化合浸出单元、降酸单元以及除杂单元。化合浸出单元的排液口通过第一输送装置与降酸单元的进液口相连通。降酸单元的排液口通过第二输送装置与除杂单元的进液口相连通。除杂单元的排液口通过第三输送装置与成品储藏罐的进液口相连通。
[0007]作为优选，所述化合浸出单元包括至少一个化合浸出桶。任意一个所述化合浸出
桶的进料口均连通有镍块投加装置、浓硫酸添加管道以及高温水添加管道。所有化合浸出桶的排液口均与第一输送装置相连通。
[0008]作为优选，任意一个所述化合浸出桶内均还设置有氢气浓度检测机构、第一硫酸浓度检测装置以及温度检测装置。
[0009]作为优选，所述降酸单元包括至少一个降酸桶。任意一个所述降酸桶的进料口均连通有镍粉投加装置、第一双氧水添加管道。所有降酸桶的进料口均与第一输送装置相连通，所有降酸桶的排液口均与第二输送装置相连通。
[0010]作为优选，任意一个所述降酸桶内均还设置有加热机构。所述加热机构为设置在降酸桶桶壁和/或桶底的电加热丝或电加热管或热水加热装置(例如直接通过管道通入热纯水)。
[0011]作为优选，任意一个所述降酸桶内均还设置有搅拌机构。所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴以及搅拌桨叶。所述搅拌电机设置在降酸桶的顶盖上，搅拌轴的上端与搅拌电机相连接，其下端穿过顶盖后伸入至降酸桶的内部，搅拌桨叶设置在位于降酸桶的内部的搅拌轴上。降酸桶的侧部还设置有循环清液槽，循环清液槽的底部与降酸桶相连通，并且在循环清液槽与降酸桶之间的连通孔上设置有滤网。在降酸桶的顶盖上位于搅拌电机的一侧还设有压力泵。搅拌轴与搅拌桨叶的内部为相互连通的空腔结构，并且搅拌桨叶开设有多个与其内腔相连通的喷孔。压力泵进液管的进液端投入至循环清液槽的液面以下，其排液管的排液口与搅拌轴的空腔相连通。
[0012]作为优选，任意一个所述降酸桶内均还设置有第二硫酸浓度检测装置以及pH检测机构。
[0013]作为优选，所述除杂单元包括第一过滤装置、第一除杂桶、第二过滤装置、第二除杂桶以及第三过滤装置。第一过滤装置、第一除杂桶、第二过滤装置、第二除杂桶、第三过滤装置通过滤液输送管道依次串联连通。第一过滤装置的进料口与第二输送装置相连通，第三过滤装置的排液口与第三输送装置相连通。
[0014]作为优选，所述第一除杂桶的进料口还与第二双氧水添加管道相连通。所述第二除杂桶的进料口还与硫化钠投加装置相连通。
[0015]作为优选，该系统还包括有控制系统，控制系统与各个部件之间进行有线和/或无线的电信号连接，通过控制系统控制本系统各个部件的启停。
[0016]在本技术中，化合浸出单元实现了金属镍的初步浸取，降酸单元实现了金属镍的进一步浸出，除杂过滤单元实现了含锰硫酸镍溶液的纯化处理，通过化合浸出单元、降酸单元以及除杂过滤单元的综合处理，获得了高品质的电池级含锰硫酸镍溶液。
[0017]在本技术中，降酸桶中会加入大量新鲜的金属镍粉和低浓度双氧水，通过搅拌混合作用，进而增大溶液和金属的接触面积，进而加快浸取和降酸速率。在所述降酸桶的外部增设与降酸桶内腔相连通的循环清液槽，循环清液槽与降酸桶内腔之间的通孔处设置有滤网，滤网的作用仅使得降酸桶内的清液进入到循环清液槽内，与此同时，降酸桶内搅拌机构的搅拌轴以及搅拌桨叶均为中空的管腔式结构，并且搅拌轴的内腔与搅拌桨叶的内腔相连通，与此同时，搅拌桨叶上还开设有均匀分布的且其内腔相连通的喷孔(如有必要搅拌轴的轴壁上也可开设与其内腔相连通的喷孔)；进一步地，通过增设压力泵，将循环清液槽内的清液经由循环管路泵至搅拌轴的内腔中，最后从搅拌桨叶上的喷孔喷出，搅拌桨叶的
旋转，搅动降酸桶内的溶液产生旋流，与此同时，从搅拌桨叶喷孔喷出的高速旋转水流与降酸桶内的旋流溶液碰撞，进而大大提高了降酸桶内部溶液的混流效果，并且喷射的高速旋转水流本身就是降酸桶内溶液的一部分，即在不改变降酸桶内部溶液组成性质的前提下，本技术采用特制的搅拌机构配合特殊的降酸桶，大大提高了金属浸取和降酸速率。
[0018]在本技术中，所述控制系统可以控制各个单元以及各个单元的组成部件的启停，并根据预设程序控制它们之间的配合，具有自动化程度高，人工依赖性低以及避免人为操作误差的优点。
[0019]在本技术中，是通过将块状金属镍(纯度＞99％)置于化合浸出桶中，并加入浓硫酸溶液(纯度＞98％)，在80
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150℃的条件下，进行初步化合反应，当余酸含量≤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产硫酸镍溶液的系统，其特征在于：该系统包括化合浸出单元(1)、降酸单元(2)以及除杂单元(3)；化合浸出单元(1)的排液口通过第一输送装置(S1)与降酸单元(2)的进液口相连通；降酸单元(2)的排液口通过第二输送装置(S2)与除杂单元(3)的进液口相连通；除杂单元(3)的排液口通过第三输送装置(S3)与成品储藏罐(4)的进液口相连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述化合浸出单元(1)包括至少一个化合浸出桶(101)；任意一个所述化合浸出桶(101)的进料口均连通有镍块投加装置(102)、浓硫酸添加管道(103)以及高温水添加管道(104)；所有化合浸出桶(101)的排液口均与第一输送装置(S1)相连通。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：任意一个所述化合浸出桶(101)内均还设置有氢气浓度检测机构(105)、第一硫酸浓度检测装置(106)以及温度检测装置(107)。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的系统，其特征在于：所述降酸单元(2)包括至少一个降酸桶(201)；任意一个所述降酸桶(201)的进料口均连通有镍粉投加装置(202)、第一双氧水添加管道(203)；所有降酸桶(201)的进料口均与第一输送装置(S1)相连通，所有降酸桶(201)的排液口均与第二输送装置(S2)相连通。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：任意一个所述降酸桶(201)内均还设置有加热机构(204)；所述加热机构(204)为设置在降酸桶(201)桶壁和/或桶底的电加热丝或电加热管或热水加热装置。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：任意一个所述降酸桶(201)内均还设置有搅拌机构(205)；所述搅拌机构(205)包括搅拌电机(2051)、搅拌轴(2052)以及搅拌桨叶(2053)；所述搅拌电机(2051)设置在降酸桶(201)的顶盖上，搅拌轴(2052)...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁延庚，邹秋阳，戴佳，严罗雄，陶琦，邓梁，李华，苏新群，郑娟，李文宏，左甜，
申请(专利权)人：湘潭电化科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：