CN114614136A - 一种红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镍矿材料的回收利用技术领域，具体涉及一种红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法。红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，包括：将红土镍矿和硝酸溶液混合进行酸浸处理，固液分离得到浸出渣和浸出液；浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合，经固液分离后得到二水磷酸铁和一级滤液；将所述一级滤液去除铁元素、铬元素、铝元素、钙元素、镁元素，固液分离后得到镍钴锰混合溶液；将镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、钴盐、锰盐和锂盐混合，再进行裂解和烧结，得到三元正极材料。该方法能够高效的实现镍钴与铁的分离，将红土镍矿中的铁进行高效的回收利用，大大减少铁资源的浪费，实现红土镍矿的高值化综合利用。
Description
技术领域
本发明涉及镍矿材料的回收利用技术领域，具体而言，涉及一种红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法。
背景技术
在新能源汽车增长的拉动下，三元动力电池用量迅猛增长，从而带动了镍资源的大量需求。镍矿资源主要以硫化镍矿和红土镍矿为主，而硫化镍矿经过近百年开采，资源已越来越少。为满足新能源材料对镍的需求，人们不得不将目光投向镍资源储量丰富的红土镍矿。
红土镍矿是一种重要的镍钴资源。红土镍矿根据赋存状态主要分为三种：褐铁型、镁质型和过渡型。镁质型红土镍矿主要通过火法冶炼来生产镍铁合金，褐铁型红土镍矿处理的传统工艺为高压酸浸工艺。目前传统加压酸浸工艺是在高温(245～270℃)和高压(4～5MPa)的条件下采用硫酸处理，该工艺存在技术复杂，设备要求高、投资大，操作成本高，加压釜结疤严重，浸出渣因铁低硫高而无法实现综合利用等弊端。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，该方法能够高效的实现镍钴与铁的分离，将红土镍矿中的铁进行高效的回收利用，大大减少铁资源的浪费，实现红土镍矿的高值化综合利用；通过镍、钴、锰的硝酸盐溶液喷雾裂解、烧结直接制取三元正极材料。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，包括以下步骤：
(a)将红土镍矿和硝酸溶液混合进行酸浸处理，经固液分离后得到浸出渣和浸出液；将所述浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合，经固液分离后得到二水磷酸铁和一级滤液；
(b)将所述一级滤液和碱性调节剂混合以沉淀所述一级滤液中的铁元素、铬元素和铝元素，固液分离得到二级滤液，将所述二级滤液与氟化铵混合以沉淀钙元素和镁元素，固液分离后得到镍钴锰混合溶液；将所述镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐混合，再进行裂解和烧结，得到三元正极材料。
在一种实施方式中，所述红土镍矿包括褐铁矿、过渡矿和腐泥矿中的至少一种。
在一种实施方式中，所述红土镍矿的粒径小于2mm。
在一种实施方式中，所述硝酸溶液中的硝酸和所述红土镍矿的质量比为(1.4～2.0):1。
在一种实施方式中，所述红土镍矿和所述硝酸溶液的混合物中，红土镍矿的质量含量为20％～30％；所述硝酸溶液中，硝酸的质量含量为10％～90％。
在一种实施方式中，所述酸浸处理的温度为80～110℃，所述酸浸处理的时间为2～6h。
在一种实施方式中，所述浸出液和所述磷酸溶液的混合液中，磷酸与铁元素的摩尔比为1:1。
在一种实施方式中，所述磷酸溶液中，磷酸的质量含量为80％～88％；
在一种实施方式中，所述于加热条件下混合的加热温度为50～90℃，加热时间为4～8h。
在一种实施方式中，将所述浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合至沉淀物的D50粒径为3～5μm时，停止反应。
在一种实施方式中，将步骤(a)中的所述一级滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物，并回用至所述酸浸处理；减压蒸馏后的剩余液体进行步骤(b)的操作。
在一种实施方式中，将步骤(a)中的所述一级滤液与硝酸溶液混合，再进行酸浸处理；重复步骤(a)1～3次，对最后一次得到的滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物；减压蒸馏后的剩余液体进行步骤(b)的操作；每次酸浸处理得到的滤液和硝酸溶液按照体积比为1:(0.9～1.1)进行混合，硝酸溶液中的硝酸的质量含量为65％～70％。
在一种实施方式中，所述沉淀所述一级滤液中的铁元素、铬元素和铝元素，具体包括：向所述一级滤液中加入所述碱性调节剂，使混合溶液的pH值逐步升至5.0。
在一种实施方式中，所述一级滤液和碱性调节剂混合的温度为50～90℃，时间为1.5～2.5h。
在一种实施方式中，所述碱性调节剂包括碳酸锂、碳酸氢铵、碳酸铵和氨水中的至少一种。
在一种实施方式中，所述镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐混合的混合物中，锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.05：(0.5～0.8)：(0.1～0.2)：(0.1～0.3)。
在一种实施方式中，所述裂解的温度为500～700℃；
在一种实施方式中，所述裂解产生的废气用于制备硝酸，并回用于所述酸浸处理。
在一种实施方式中，所述烧结的温度为860～980℃，所述烧结的时间为12～24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的方法能够高效的实现镍钴与铁的分离，将红土镍矿中铁高效的回收利用，大大减少铁资源的浪费，实现红土镍矿的高值化综合利用；通过镍、钴、锰的硝酸盐溶液喷雾裂解直接制取三元前驱体，无需分离浸出液中的镍、钴、锰，也无需制备成混合氢氧化物(MHP)和硫酸盐，大大减少了中间流程，降低了加工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中二水磷酸铁SEM图；
图2为本发明实施例1中NCM523三元单晶材料的SEM图；
图3为本发明中红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一方面，本发明涉及红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，包括以下步骤：
(a)将红土镍矿和硝酸溶液混合进行酸浸处理，经固液分离后得到浸出渣和浸出液；将所述浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合，经固液分离后得到二水磷酸铁和一级滤液；
(b)将所述一级滤液和碱性调节剂混合以沉淀所述一级滤液中的铁元素、铬元素和铝元素，固液分离得到二级滤液，将所述二级滤液与氟化铵混合以沉淀钙元素和镁元素，固液分离后得到镍钴锰混合溶液；将所述镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐混合，再进行裂解和烧结，得到三元正极材料。
本发明利用硝酸作为低温常压浸出剂，由于硝酸具有强氧化性，红土镍矿中的二价铁均被氧化为三价铁，利用磷酸或者磷酸盐沉淀得到磷酸铁前驱体。经过后续的铁、铬、铝、钙、镁除杂以后得到纯度高的硝酸镍钴锰溶液，根据目标组分比例，往上述得到的硝酸镍钴锰溶液添加合适量的镍、钴、锰可溶性盐、锂盐，得到前驱体溶液，前驱体溶液通过喷雾裂解的方法得到三元前驱体，烧结后得到三元单晶正极材料。
在一种实施方式中，所述红土镍矿包括褐铁矿、过渡矿和腐泥矿中的至少一种。
在一种实施方式中，所述红土镍矿的粒径小于2mm。所述红土镍矿的粒径包括但不限于为0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.7mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.5mm、1.7mm或1.9mm。
在一种实施方式中，所述硝酸溶液中的硝酸和所述红土镍矿的质量比为(1.4～2.0):1。所述硝酸溶液中的硝酸和所述红土镍矿的质量比包括但不限于为1.5：1、1.6:1、1.7:1、1.8:1或1.9:1。
在一种实施方式中，所述红土镍矿和所述硝酸溶液的混合物中，红土镍矿的质量含量为20％～30％；所述硝酸溶液中，硝酸的质量含量为10％～90％。在一种实施方式中，红土镍矿的质量含量包括但不限于为21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％或29％。所述硝酸溶液中硝酸的质量含量包括但不限于为15％、20％、30％、40％、50％、60、70％、80％或85％。
本发明通过采用适宜质量比硝酸和红土镍矿，进而有利于提高红土镍矿中金属元素的浸出率。
在一种实施方式中，所述酸浸处理的温度为80～110℃，所述酸浸处理的时间为2～6h。在一种实施方式中，所述酸浸处理的温度包括但不限于为85℃、90℃、95℃、100℃或105℃。所述酸浸处理的时间包括但不限于为2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h或5.5h。本发明通过采用适宜的酸浸处理温度和时间以提高金属元素的浸出率。
在一种实施方式中，所述浸出液和所述磷酸溶液的混合液中，磷酸与铁元素的摩尔比为1:1。
在一种实施方式中，所述磷酸溶液中，磷酸的质量含量为80％～88％。具体可以为81％、82％、83％、84％、85％、86％或87％。
在一种实施方式中，所述于加热条件下混合的加热温度为50～90℃，加热时间为4～8h。在一种实施方式中，所述于加热条件下混合的加热温度包括但不限于为55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃。加热时间包括但不限于为4.5h、5h、5.5h、6h、6.6h、7h或7.5h。
在一种实施方式中，将所述浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合至沉淀物的D50粒径为3～5μm时，停止反应。
本发明中，一级滤液中含有过量的硝酸，可采用以下两种方式进行回用处理：
在一种实施方式中，将步骤(a)中的所述一级滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物，并回用至所述酸浸处理；减压蒸馏后的剩余液体进行步骤(b)的操作。
在另一种实施方式中，将步骤(a)中的所述一级滤液与硝酸溶液混合，再进行酸浸处理；重复步骤(a)1～3次，对最后一次得到的滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物；减压蒸馏后的剩余液体进行步骤(b)的操作；每次酸浸处理得到的滤液和硝酸溶液按照体积比为1:(0.9～1.1)进行混合，硝酸溶液中的硝酸的质量含量为65％～70％。
在一种实施方式中，所述沉淀所述一级滤液中的铁元素、铬元素和铝元素，具体包括：向所述一级滤液中加入所述碱性调节剂，使混合溶液的pH值逐步升至5.0。其中，pH为2.0～3.0主要使残留的铁，铬水解沉淀，pH为4.0～5.0范围溶液中的铝发生水解沉淀。
在一种实施方式中，所述一级滤液和碱性调节剂混合的温度为50～90℃，时间为1.5～2.5h。在一种实施方式中，所述一级滤液和碱性调节剂混合的温度包括但不限于为55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃，时间可以为1.5h、2h或2.5h。
在一种实施方式中，所述碱性调节剂包括碳酸锂、碳酸氢铵、碳酸铵和氨水中的至少一种。
在一种实施方式中，所述镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐混合的混合物中，锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.05：(0.5～0.8)：(0.1～0.2)：(0.1～0.3)。在一种实施方式中，锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.05：0.5：0.2：0.3，得到NCM523三元正极材料。在一种实施方式中，锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.05：0.8：0.1：0.1，得到NCM811三元正极材料。
在一种实施方式中，可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐分别为镍、钴、锰、锂对应的硝酸盐或者醋酸盐。
在一种实施方式中，所述裂解的温度为500～700℃。在一种实施方式中，所述裂解的温度包括但不限于为520℃、550℃、570℃、600℃、620℃、650℃、670℃或690℃。
在一种实施方式中，所述裂解产生的废气用于制备硝酸，并回用于所述酸浸处理。
在一种实施方式中，所述烧结的温度为860～980℃，所述烧结的时间为12～24h。在一种实施方式中，所述烧结的温度包括但不限于为870℃、880℃、900℃、920℃、950℃、960℃、970℃或980℃。
下面将结合具体的实施例进一步说明。
图1为本发明实施例1中二水磷酸铁SEM图。图2为本发明实施例1中NCM523三元单晶材料的SEM图。图3为本发明中红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法的流程图。
实施例1
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将粒径小于2mm的红土镍矿粉与硝酸溶液(硝酸的质量含量为50％)在混合釜中搅拌，固含量为20％，浆料输送至浸出反应釜中，保持温度为95℃，浸出时间为4h，浸出液各元素含量见下表1，镍元素的浸出率达到95％，采用压滤机将混合浆料进行固液分离，不溶物经过洗涤后当作矿渣处理，浸出液转移至磷酸铁反应釜中；
表1实施例1中浸出液各元素含量
| 元素 | Ni | Fe | Co | Mn | Al | Mg | Ca | Cr |
| 红土镍含量(wt.％) | 1.63 | 30.5 | 0.09 | 0.53 | 2.8 | 6.6 | 0.2 | 1.4 |
| 浸出液含量(g/L) | 7.56 | 123.83 | 0.28 | 1.89 | 8.69 | 30.3 | 0.56 | 1.43 |
| 浸出率 | 95％ | 89％ | 86％ | 85％ | 69％ | 87％ | 75％ | 29％ |
(2)向步骤(1)中装有浸出液的磷酸铁反应釜中加入磷酸溶液(磷酸的质量含量为85％)，磷酸与溶液中的铁元素的摩尔比为1：1，保持温度为70℃，搅拌时间为5h，取样检测生成沉淀的粒径至D50为3.0～5.0μm时，停止反应，过滤分离，得到二水磷酸铁和一级滤液；二水磷酸铁沉淀经过洗涤、干燥，可用于磷酸铁锂的生产；二水磷酸铁成球形团聚体形貌(图1)，P/Fe比大于0.96，纯度高。
(3)将步骤(2)的一级滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物，并回用至步骤(1)的酸浸处理；减压蒸馏后的剩余液体中加入碳酸氢铵，使上述滤液的pH值逐步升至5.0，其中pH为2.0～3.0主要使残留的铁元素、铬元素水解沉淀，pH为4.0～5.0范围溶液中的铝发生水解沉淀；控制温度为80℃，时间为2.0h，反应结束后固液分离，得到二级滤液；然后往二级滤液中加入氟化铵，沉淀钙元素和镁元素，固液分离以后得到纯度高的镍钴锰混合溶液。
(4)向步骤(3)得到的镍钴锰混合溶液中添加硝酸镍、硝酸锰、硝酸钴和硝酸锂，调节至目标组分NCM523，Li、Ni、Co、Mn的摩尔比为1.05：0.5：0.2：0.3，前驱体溶液喷入裂解炉中，裂解温度为630℃，载气为压缩空气，裂解产生的废气进入硝酸回收***进行处理，产生的前驱体粉体收集后，即可用于后段的烧结，得到的NCM523三元前驱体为致密的球形颗粒，流动性良好，NCM523三元前驱体装入匣钵，在950℃的马弗炉或者辊道窑中进行烧结，时间为14h，气氛为空气，即可得到单晶形貌的NCM523三元正极材料(如图2所所示)。
实施例2
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将粒径小于2mm的红土镍矿粉与硝酸溶液(硝酸的质量含量为50％)在混合釜中搅拌，固含量为20％，浆料输送至浸出反应釜中，保持温度为95℃，浸出时间为4h，浸出液各元素含量见下表2，镍元素的浸出率达到95％，采用压滤机将混合浆料进行固液分离，不溶物经过洗涤后当作矿渣处理，浸出液转移至磷酸铁反应釜中；
表2实施例2浸出液各元素含量
| 元素 | Ni | Fe | Co | Mn | Al | Mg | Ca | Cr |
| 含量(g/L) | 7.56 | 123.83 | 0.28 | 1.89 | 8.69 | 30.3 | 0.56 | 1.43 |
| 浸出率 | 95％ | 89％ | 86％ | 85％ | 69％ | 87％ | 75％ | 29％ |
(2)向步骤(1)中装有浸出液的磷酸铁反应釜中加入磷酸溶液(磷酸的质量含量为85％)，磷酸与溶液中的铁元素的摩尔比为1：1，保持温度为70℃，搅拌时间为5h，取样检测生成沉淀的粒径至D50为3.0～5.0μm时，停止反应，过滤分离，得到二水磷酸铁和一级滤液；二水磷酸铁沉淀经过洗涤、干燥，可用于磷酸铁锂的生产；二水磷酸铁成球形团聚体形貌，P/Fe比大于0.96，纯度高。
(3)一级滤液中含有浸出时未反应的硝酸以及沉淀磷酸铁时生成的硝酸，将此一级滤液混合至步骤(1)的浸出浆料中，与质量含量为67％的硝酸溶液混合作为浸取液，一级滤液与硝酸溶液的体积比例为1：1，保持温度为80℃，浸出时间为4小时，浸出浆料进行固液分离后滤液的组分入表3所示：
表3浸出浆料固液分离后滤液的组分(二次浸出)
| 元素 | Ni | Fe | Co | Mn | Al | Mg | Ca | Cr |
| 含量(g/L) | 11.52 | 135.83 | 0.41 | 3.40 | 12.62 | 50.52 | 0.84 | 2.26 |
(4)向步骤(3)中浸出浆料固液分离后的滤液中加入碳酸铵，使上述滤液的pH值逐步升至5.0，其中pH为2.0～3.0主要使残留的铁元素、铬元素水解沉淀，pH为4.0～5.0范围溶液中的铝发生水解沉淀；控制温度为80℃，时间为2.0h，反应结束后固液分离，得到二级滤液；然后往二级滤液中加入氟化铵，沉淀钙元素和镁元素，固液分离以后得到纯度高的镍钴锰混合溶液。
(5)向步骤(3)得到的镍钴锰混合溶液中添加醋酸镍、醋酸锰、醋酸钴和醋酸酸锂，调节至目标组分NCM523，Li、Ni、Co、Mn的摩尔比为1.05：0.8：0.1：0.1，前驱体溶液喷入裂解炉中，裂解温度为550℃，载气为压缩空气，裂解产生的废气进入硝酸回收***进行处理，产生的前驱体粉体收集后，即可用于后段的烧结，得到的NCM523三元前驱体为致密的球形颗粒，流动性良好，NCM811三元前驱体装入匣钵，在880℃的马弗炉或者辊道窑中进行烧结，时间为16h，气氛为空气，即可得到单晶形貌的NCM523三元正极材料。
实施例3
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，除步骤(1)中，保持温度为80℃，浸出时间为6h；步骤(2)中，保持温度为50℃，搅拌时间为8h；步骤(3)中，控制温度为50℃，时间为2.5h；其他条件同实施例1。
实施例4
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，除步骤(1)中，保持温度为110℃，浸出时间为2h；步骤(2)中，保持温度为90℃，搅拌时间为4h；步骤(3)中，控制温度为90℃，时间为1.5h；其他条件同实施例1。
对比例1
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，除步骤(1)中，保持温度为60℃，浸出时间为1.5h，其他条件同实施例1。
对比例2
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，除步骤(2)中，保持温度为40℃，搅拌时间为3.5h，其他条件同实施例1。
对比例3
一种红土镍矿综合利用制备二水磷酸铁与镍钴锰三元正极材料的方法，除步骤(3)中，控制温度为45℃，时间为1h；其他条件同实施例1。
试验例
一、实施例和对比例中主要元素(镍元素、铁元素、钴元素和锰元素)的浸出率结果如表4所示。
表4镍元素、铁元素、钴元素和锰元素的浸出率结果
二、实施例和对比例中二水磷酸铁的纯度和镍钴锰混合溶液的纯度如表5所示。
表5二水磷酸铁的纯度和镍钴锰混合溶液的纯度
由以上可知，步骤(1)的温度高时铁，镍，钴，锰的浸出率增加，但温度过高时硝酸的挥发增加，对设备腐蚀增加，比较合适的温度为90℃；步骤(2)中温度提高，二水磷酸铁的收率和纯度提高，提高了铁元素的回收率，主要的杂质元素铬含量降低，最优温度范围为80～90℃；步骤(3)为除二级滤液中的铁、铬、铝杂质元素，温度适当提高可以提高除杂效率，提高镍钴锰混合溶液的纯度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将红土镍矿和硝酸溶液混合进行酸浸处理，经固液分离后得到浸出渣和浸出液；将所述浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合，经固液分离后得到二水磷酸铁和一级滤液；
(b)将所述一级滤液和碱性调节剂混合以沉淀所述一级滤液中的铁元素、铬元素和铝元素，固液分离得到二级滤液，将所述二级滤液与氟化铵混合以沉淀钙元素和镁元素，固液分离后得到镍钴锰混合溶液；将所述镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐混合，再进行裂解和烧结，得到三元正极材料。
2.根据权利要求1所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(2)中的至少一种：
(1)所述红土镍矿包括褐铁矿、过渡矿和腐泥矿中的至少一种；
(2)所述红土镍矿的粒径小于2mm。
3.根据权利要求1所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(2)中的至少一种：
(1)所述硝酸溶液中的硝酸和所述红土镍矿的质量比为(1.4～2.0):1；
(2)所述红土镍矿和所述硝酸溶液的混合物中，红土镍矿的质量含量为20％～30％；所述硝酸溶液中，硝酸的质量含量为10％～90％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，所述酸浸处理的温度为80～110℃，所述酸浸处理的时间为2～6h。
5.根据权利要求1所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(4)中的至少一种：
(1)所述浸出液和所述磷酸溶液的混合液中，磷酸与铁元素的摩尔比为1:1；
(2)所述磷酸溶液中，磷酸的质量含量为80％～88％；
(3)所述于加热条件下混合的加热温度为50～90℃，加热时间为4～8h；
(4)将所述浸出液和磷酸溶液于加热条件下混合至沉淀物的D50粒径为3～5μm时，停止反应。
6.根据权利要求1或5所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包含以下特征(1)或(2)中的一种：
(1)将步骤(a)中的所述一级滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物，并回用至所述酸浸处理；减压蒸馏后的剩余液体进行步骤(b)的操作；
(2)将步骤(a)中的所述一级滤液与硝酸溶液混合，再进行酸浸处理；重复步骤(a)1～3次，对最后一次得到的滤液进行减压蒸馏，收集硝酸和水的共沸物；减压蒸馏后的剩余液体进行步骤(b)的操作；每次酸浸处理得到的滤液和硝酸溶液按照体积比为1:(0.9～1.1)进行混合，硝酸溶液中的硝酸的质量含量为65％～70％。
7.根据权利要求1所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，所述沉淀所述一级滤液中的铁元素、铬元素和铝元素，具体包括：向所述一级滤液中加入所述碱性调节剂，使混合溶液的pH值逐步升至5.0。
8.根据权利要求1或7所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(2)中的至少一种：
(1)所述一级滤液和碱性调节剂混合的温度为50～90℃，时间为1.5～2.5h；
(2)所述碱性调节剂包括碳酸锂、碳酸氢铵、碳酸铵和氨水中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，所述镍钴锰混合溶液与可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性锂盐混合的混合物中，锂元素、镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1.05：(0.5～0.8)：(0.1～0.2)：(0.1～0.3)。
10.根据权利要求1或9所述的红土镍矿制取二水磷酸铁和三元正极材料的方法，其特征在于，包含以下特征(1)～(3)中的至少一种：
(1)所述裂解的温度为500～700℃；
(2)所述裂解产生的废气用于制备硝酸，并回用于所述酸浸处理；
(3)所述烧结的温度为860～980℃，所述烧结的时间为12～24h。
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|---|---|---|---|---|
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2022
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| CN115180653B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-11-03 | 四川顺应动力电池材料有限公司 | 一种褐铁型与镁质型红土镍矿组合高效利用的方法 |
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