【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于湿法冶金，具体涉及一种含镍铁合金的金属元素的回收领域。
技术介绍
1、镍是一种战略金属，主要是用于不锈钢生产和新能源电池制造。随着全球范围新能源汽车产业的快速发展，三元动力电池占比逐渐提升，高镍化技术路线成为行业共识，在以上因素共同作用下，未来动力电池领域对镍的需求将大幅提高。
2、红土镍矿是当前生产镍的主要矿物原料。目前利用红土镍矿生产镍产品主要有火法和湿法两类生产工艺。火法处理红土镍矿的主流工艺为回转窑-电炉还原熔炼工艺(rkef)。该法处理红土镍矿具有产品质量好、产能大、镍回收率高(～95％)等优势，由其生产制备得到镍铁合金产品杂质含量低，可直接用于不锈钢生产。高压酸浸工艺(hpal)是目前湿法处理红土镍矿的主流工艺，采用硫酸在250～270℃、4～5mpa的高温高压条件下将镍、钴选择性溶出进入溶液。由其生产制备得到的镍产品为氢氧化镍钴，主要用于电池级硫酸镍的生产。该工艺中镍、钴回收率均可达90％以上，但是该法不能经济性处理含镁高的腐泥土型红土镍矿，否则酸耗大、生产成本高。而且由于需要使用钛合金高压釜，投资成本明显高于rkef火法工艺，致使其吨镍生产成本也高于rkef工艺。高压酸浸法还存在其浸出渣排放量大(～120吨渣/吨镍)，由于其呈酸性、硫含量高且赋存关系复杂等原因，酸浸渣的综合利用率基本为零，由此带来了冶炼生产线周围水体、大气、土壤环境污染等严重问题。
3、因此，在当前电池材料项目快速扩建而造成的镍原料结构性紧缺局面下，充分利用镍铁合金中的镍资源尤为重要，将镍铁中镍直接转化为电池
4、目前，个别镍铁生产企业采用镍铁加入含硫料后在转炉中吹炼制备冰镍，再采用湿法工艺生产硫酸镍。此法需要先由镍铁一次高温熔炼制备低冰镍、二次高温熔炼制得高冰镍，再浸出制备硫酸镍，工艺流程长，能耗高，原料消耗大，投资成本高，且湿法制硫酸镍时，镍的收率低。
5、现有技术中，有相关企业提出使用镍铁合金直接制备硫酸镍，主要是通过将镍铁合金与硫酸、硝酸反应得到溶液，再进行逐步提纯制备硫酸镍。工艺过程复杂，对萃取剂和沉淀剂消耗量大，且反应过程释放出一氧化氮有毒气体，不能达到清洁生产的目的。此外，也有相关企业提出使用氧化焙烧-硫酸浸出的方法溶出镍铁合金，但仍存在镍铁合金浸出时间长，浸出率极低的问题。
技术实现思路
1、针对现有含镍铁合金中的镍铁高温合金化导致其难于酸浸的问题，本专利技术第一目的在于，提供一种含镍铁合金的转型方法，旨在将镍铁合金中“类金属玻璃相”重结晶和面心立方结构(fcc)ni-fe相向体心立方结构(bcc)ni-fe相转变，进而强化其酸浸性能。
2、本专利技术第二目的在于，提供一种含镍铁合金的浸出方法，旨在温和条件下、高效浸取其中的有价金属元素。
3、含镍铁合金存在致密的合金化相，且结构坚硬，难于通过降低粒度、致孔、提高浸出强度等常规手段强化其浸出效果。针对该问题，本专利技术提供了如下改进方案：
4、一种含镍铁合金的转型方法，将含镍铁合金在气氛a、温度t1下进行保温转型处理；其中，所述的气氛a为含氮气和/或二氧化碳的气氛；所述的温度t1为700～950℃。
5、本专利技术创新地将含镍铁合金在所述的气氛a和温度t1下进行保温处理，如此能够促使合金中的“类金属玻璃相”重结晶和面心立方结构(fcc)ni-fe相向体心立方结构(bcc)转变。此外，还能够实现良好的脱碳处理。本专利技术研究表明，合理的重结晶、fcc至bcc的转变配合脱碳处理，能够意外地协同改善其酸浸行为，可以使合金无需艰难前处理并可在温和的条件下即可实现合金中的铁、镍等合金元素的有效浸出。
6、本专利技术中，所述的含镍铁合金为行业内任意的含有镍和铁的合金材料，其进一步可以是合金废料。本专利技术中，所述的合金中，各元素的含量没有特别要求，例如，铁的含量为60～90wt.％；镍的含量为7～30wt.％。此外，所述的含镍铁合金中还允许含有co、mn、cr中的至少一种元素。本专利技术中，所述的元素中的金属元素和伴随铁、镍同步酸浸。
7、本专利技术中，所述的含镍铁合金的粒度在1mm以上，进一步可以为3～10mm。含镍铁合金质地坚硬，其难于粒度细化，然而，本专利技术中，通过所述的创新的转型工艺和机制，其可以无需过多的粒度等前处理，即可实现良好的浸出。
8、本专利技术中，所述的气氛a和温度t1的联合是协同诱导合金中的fcc-bcc转变，进而改变其后续酸浸行为的关键。
9、本专利技术中，所述的气氛a中，还允许含有含氧气氛。所述的含氧气氛例如为空气或者氧气。
10、优选地，气氛a中，氮气和/或二氧化碳的含量在20vol.％以上，进一步为40vol.％以上，更进一步为60vol.％以上。
11、本专利技术中，温度t1下保温转型前，还包括温度t0下的预转型过程；所述的温度t0为500～700℃。
12、本专利技术研究表明，通过所述的t0以及t1两段转型处理，可进一步诱导fcc-bcc的转型，并有助于合金相渗碳体中碳的脱除，进一步有利于转型后的材料的酸浸。
13、优选地，预转型阶段的气氛为含二氧化碳的气氛a1；转型阶段的气氛为含氮气的气氛a2。
14、本专利技术研究表明，在所述的两段热处理转型基础上，进一步配各段温度的联合调控，可进一步实现协同，有助于进一步改善fcc-bcc的转变，有助于进一步改善转型后的产物在温和条件下的酸浸。
15、所述的气氛a1中，二氧化碳的含量为20vol.％以上，进一步为40vol.％以上，更进一步为60vol.％以上。当其不是纯二氧化碳时，其中包含的稀释气可以为氮气或者惰性气体。
16、所述的气氛a2中，氮气的含量为20vol.％以上，进一步为40vol.％以上，更进一步为60vol.％以上，当其不是纯氮气时，其中包含的稀释气可以为惰性气体。
17、本专利技术中，预转型阶段的保温时间t1为0.5～2h；转型阶段的保温时间t2为0.5～3h。
18、本专利技术深入研究还表明，在转型处理前预先对含镍铁合金进行机械活化处理，和/或，转型后对转型产物进行机械活化处理。
19、本专利技术中，所述的机械活化处理，结合本专利技术所述的转型处理，可进一步强化后续的浸出效果。
20、本专利技术中，机械活化方式为球磨。其转速例如为100～800r/min，机械活化的时间为0.5～1.5h。
21、本专利技术还提供了一种含镍铁合金的浸出方法，采用本专利技术所述的转型方法，将含镍铁合金进行转型处理，得到转型料，随后将其进行酸浸处理，得到金属酸浸液。
22、本专利技术中，酸浸阶段采用的酸液为无机强酸水溶液；进一步可以为硫酸溶液；
23、本专利技术中，酸液的溶质的浓度在0.1m以上，进一步为0.5～5m，进一步可以为1～3m；
24、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含镍铁合金的转型方法，其特征在于，将含镍铁合金在气氛A、温度T1下进行保温转型处理；其中，所述的气氛A为含氮气和/或二氧化碳的气氛；所述的温度T1为700～950℃。
2.如权利要求1所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，通过所述的转型处理使含镍铁合金中“类金属玻璃相”重结晶和Ni-Fe相由面心立方结构向体心立方结构转变；
3.如权利要求1所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，所述的气氛A中，还允许含有含氧气氛；
4.如权利要求1所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，温度T1下保温转型前，还包括温度T0下的预转型过程；所述的温度T0为500～700℃。
5.如权利要求4所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，预转型阶段的气氛为含二氧化碳的气氛A1；转型阶段的气氛为含氮气的气氛A2；
6.如权利要求4或5所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，在转型处理前预先对含镍铁合金进行机械活化处理，或者转型后对转型产物进行机械活化处理；
7.一种含镍铁合金的浸出方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述
8.如权利要求7所述的含镍铁合金的浸出方法，其特征在于，酸浸阶段采用的酸液为无机强酸水溶液；优选为硫酸溶液；
9.如权利要求7所述的含镍铁合金的浸出方法，其特征在于，酸浸阶段的温度在5℃以上，优选为10～98℃，进一步为20～45℃；
10.如权利要求7所述的含镍铁合金的浸出方法，其特征在于，酸浸的时间在0.5h以上，优选为1～5h，进一步为2～4h。
...【技术特征摘要】
1.一种含镍铁合金的转型方法，其特征在于，将含镍铁合金在气氛a、温度t1下进行保温转型处理；其中，所述的气氛a为含氮气和/或二氧化碳的气氛；所述的温度t1为700～950℃。
2.如权利要求1所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，通过所述的转型处理使含镍铁合金中“类金属玻璃相”重结晶和ni-fe相由面心立方结构向体心立方结构转变；
3.如权利要求1所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，所述的气氛a中，还允许含有含氧气氛；
4.如权利要求1所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，温度t1下保温转型前，还包括温度t0下的预转型过程；所述的温度t0为500～700℃。
5.如权利要求4所述的含镍铁合金的转型方法，其特征在于，预转型阶段的气氛为含二氧化碳的气氛a1；转型阶段的气氛为含氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗骏，李光辉，姜涛，饶明军，陈靖，陈彦虎，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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