【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于低品位矿资源综合利用，具体涉及红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法。
技术介绍
1、镍是一种重要的战略储备金属，主要用于生产不锈钢、超级合金、催化剂和可充电电池。世界陆地镍储量的30％以硫化镍矿的形式存在，70％以红土镍矿的形式存在。当前全球镍资源主要依赖于硫化镍矿的开采，但经过多年持续的开采，硫化镍矿资源保有储量急剧下降。红土镍矿中镍含量较低，且与其他矿物相互镶嵌，结合紧密，直接提取比较困难。因此探索处理红土镍矿的新方法和新工艺，实现低品位红土镍矿资源的高附加值综合利用具有重要的实际意义和应用价值。
2、常见红土镍矿的处理工艺主要有：湿法工艺、火法工艺和火法/湿法混合工艺。湿法处理工艺可根据其浸出液的有效成分不同，分为氨浸工艺和酸浸工艺。氨浸工艺是最早的湿法工艺，该工艺适合处理矿床上层的红土镍矿，不适合处理下层硅镁含量高的矿层，限制了氨浸法的应用。酸浸工艺又分为高压酸浸工艺和常压酸浸工艺。高压酸浸工艺与其他流程相比，镍、钴的浸出率均较高，但这种工艺需要创造高压环境，同时处理镁含量较高的红土镍矿时酸耗量大。如中国专利公告号为cn117305621a的文献中公开的一种红土镍矿高压酸浸方法，该方法将红土镍矿矿浆通过高压泵送至多级管道化换热器中预热，预热后送至高压反应釜中酸浸，该方法最大的问题是需要高压的操作条件，生产工艺复杂，对设备要求较高，实际生产操作困难较大。常压酸浸工艺具有工艺简单、能耗低、不使用高压釜、投资费用少、操作简单等优点，但浸出渣中镍含量高，污染严重。火法工艺是根据最终产品的不同分为镍铁工艺和镍
3、因此，如何高效无污染地回收利用红土镍矿中的镍、钴、铁元素成为本领域的难题，目前的方法是先将红土镍矿进行火法硫酸化焙烧，再用湿法浸出分离镍、钴、铁，但是在火法焙烧过程中硫酸的损耗较大，设备腐蚀严重。如中国专利公告号为cn102220483b的文献中公开的一种二段焙烧处理红土镍矿的方法，该方法包括在红土镍矿中加入足量的浓硫酸进行混料，然后对混合后的物料进行二段焙烧-水浸的工艺。该方法最大的问题是需要足量的硫酸，实际操作资源损耗较大，设备腐蚀严重。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对传统红土镍矿处理工艺存在的以上问题，提出一种新的红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，酸耗量小，工艺简单，无设备污染，有效解决现有湿法工艺、火法工艺和火法/湿法混合工艺存在的诸多问题。
2、为实现上述目的，本专利技术一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法采用的技术方案是包括以下步骤：
3、步骤1)：将红土镍矿与硫酸氢氨和硫酸均匀混合得到混合料，焙烧混合料制成焙烧熟料；
4、步骤2)：将所述的焙烧熟料先磨成粉再进行浸出，得到浸出料，过滤分离浸出料得到浸出过滤液和浸出过滤渣；
5、步骤3)：对所述的浸出过滤液加入碱性溶液沉淀分离，得到沉淀混合物；再对所述的沉淀混合物进行过滤，得到滤液和沉淀物；
6、步骤4)：烘干所述的沉淀物，在沉淀物中掺入电池改性化合物进行焙烧，制得镍电池材料。
7、进一步地，步骤1)中，硫酸氢氨和硫酸的质量比为15～9:1，硫酸浓度为1～6mol/l，红土镍矿的质量与硫酸氢氨+硫酸的总质量之比为1:0.1～10。
8、进一步地，步骤1)中，焙烧温度为200℃～800℃，焙烧时间为0.5～8h。
9、进一步地，步骤2)中，所述的浸出工艺参数为：温度为40℃～80℃，固液比为1：10～20，转速为100～400r/min，浸出时间为30～90min，浸出剂为：蒸馏水、氨水、氢氧化钠中的一种，浸出剂的浓度为0～2.5mol/l。
10、进一步地，步骤3)中，所述的碱性溶液为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，浓度为0.1～22mol/l，进行沉淀分离，调节ph为6～8。
11、进一步地，步骤4)中，所述的电池改性化合物为钡、锶和镁的碳酸盐、硝酸盐或硫酸盐。
12、进一步地，步骤4)中，所述的焙烧温度为400℃～1200℃，保温时间为30～240min。
13、本专利技术采用上述技术方案后突显的优点是：
14、本专利技术通过焙烧-浸出-沉淀-焙烧的处理方法制备镍电池材料，采用硫酸氢铵部分代替硫酸，在低温焙烧条件下使红土镍矿与硫酸氢铵和硫酸反应，将矿料中难溶性盐转化为可溶性盐，通过浸出工艺使可溶性盐溶出，过滤分离得到浸出渣和浸出液，往浸出液中加入碱性溶液并调节ph使其沉淀分离，最后将所得沉淀物烘干后，再在高温下焙烧制成镍电池材料；可减少红土镍矿湿法冶炼酸耗量与设备腐蚀问题，降低能耗和工艺成本；同时可从低品位红土镍矿中提取ni、fe等元素，不仅解决镍需求量快速增长导致的供不应求问题，还能制备镍电池材料，实现红土镍矿的高值利用。
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1.一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤1)中，硫酸氢氨和硫酸的质量比为15～9:1，硫酸浓度为1～6mol/L，红土镍矿的质量与硫酸氢氨+硫酸的总质量之比为1:0.1～10。
3.根据权利要求2所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：红土镍矿为硅镁型红土镍矿和褐铁型红土镍矿，粒径≤0.2mm，成份含量控制在：SiO2：30％～50％，Fe2O3：25％～45％，MgO：15％～30％，NiO：1％～5％，Al2O3：1％～5％，MnO：0.2％～1％，CaO：0.2％～1％，Cr2O3：0.5％～3％，ZnO：0.1％～0.5％，SO3：0.05％～0.5％，K2O：0.05％～0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤1)中，焙烧温度为200℃～800℃，焙烧时间为0.5～8h。
5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤2)中，所述的
6.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤2)中，所述的浸出过滤渣富含SiO2和未完全溶解的Fe2(SO4)3，SiO2质量百分含量为68～75％，Fe2(SO4)3质量百分含量为7～22％。
7.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤3)中，所述的碱性溶液为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，浓度为0.1～22mol/L，进行沉淀分离，调节pH为6～8。
8.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤3)中，将所述的沉淀混合物再进行过滤分离，得到滤液和沉淀物，滤液返回沉淀分离工序或蒸发结晶制得镁盐结晶产物。
9.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤4)中，所述的电池改性化合物为钡、锶和镁的碳酸盐、硝酸盐或硫酸盐。
10.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤4)中，所述的焙烧温度为400℃～1200℃，保温时间为30～240min。
...【技术特征摘要】
1.一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤1)中，硫酸氢氨和硫酸的质量比为15～9:1，硫酸浓度为1～6mol/l，红土镍矿的质量与硫酸氢氨+硫酸的总质量之比为1:0.1～10。
3.根据权利要求2所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：红土镍矿为硅镁型红土镍矿和褐铁型红土镍矿，粒径≤0.2mm，成份含量控制在：sio2：30％～50％，fe2o3：25％～45％，mgo：15％～30％，nio：1％～5％，al2o3：1％～5％，mno：0.2％～1％，cao：0.2％～1％，cr2o3：0.5％～3％，zno：0.1％～0.5％，so3：0.05％～0.5％，k2o：0.05％～0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤1)中，焙烧温度为200℃～800℃，焙烧时间为0.5～8h。
5.根据权利要求1所述的一种红土镍矿制备镍电池材料的工艺方法，其特征是：步骤2)中，所述的浸出工艺参数为：温度为40℃～80℃，固液比为1：10～20，转速为100～400r/mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志彬，李智翔，刘仪琳，常江，鞠晓婷，成洁，施榆熙，贾欣璐，胡日星，陈勇，陈良宇，李俊锋，章姜，黄杰，陈朝轶，衷水平，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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