[发明专利]一种镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法和应用

说明书

本发明提供一种镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法和应用，该方法包括：先将镍铁、黄铁矿和二氧化硅在铁硅比为1.5～3且焦粉加入量为镍铁质量1～5％的条件下进行熔炼2～2.5h得到低冰镍，再将所述低冰镍吹炼得到高冰镍。所述高冰镍用于电解生产电解镍或者高压浸出生产硫酸镍。本发明的方法实现了高效率、低成本地制备低冰镍并进一步制备高冰镍的工艺，且所得的高冰镍具有较高含量的镍和硫，可作为较好的电解镍或者硫酸镍的生产原材料，对于镍铁而言，镍的回收率可达到98％以上。

技术领域

本发明涉及镍铁技术领域，尤其涉及一种镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法和应用。

背景技术

新能源产业蓬勃发展使得三元锂离子电池的需求高速增长，而锂电池的迅猛发展，导致全球对于镍资源的需求将继续稳定增长。硫化矿生产高冰镍已无法满足生产缺口，镍铁矿生产高冰镍的工艺正在不断开发完善中，已占据世界镍产量的60％。高冰镍可以被认为是镍产业链中硫化矿和镍铁矿的纽带和调节剂，可以实现电解镍、镍铁、硫酸镍这几种产品在市场中的转化和平衡。由镍铁硫化得到高冰镍的制备工艺，一方面流程短、易操作，且无其他含硫有害气体或有害废渣产生，另一方面，所得到的高冰镍中镍、硫含量较高，因此，镍铁生产高冰镍的技术镍资源的有效利用非常重要。但是在现有的镍铁为原料制备高冰镍的技术中，一般采用硫磺作为硫化剂，而硫磺的沸点为445℃，且硫磺相对毒性较高，这对生产所用的硫化设备及硫化技术要求很高，并且以镍铁作为原料制备高冰镍的方法还存在工序相对复杂、成本高、干燥阶段需配加高硫燃料，镍的回收率不足等缺陷。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明提供一种镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法和应用，用以解决现有技术中以镍铁为原料制备高冰镍时存在的工序复杂、成本高等缺陷，本发明以镍铁作为原料，黄铁矿(FeS₂)作为硫化剂供应硫源，通过熔炼制得低冰镍，再经吹炼得到高冰镍，通过控制原料的配比和工艺参数，实现了高效率、低成本地制备低冰镍并进一步制备高冰镍的工艺，且所得的高冰镍具有较高含量的镍和硫，可作为较好的电解镍或者硫酸镍的生产原材料，对于镍铁而言，镍的回收率可达到98％以上。

具体地，本发明提供一种镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法，包括：先将镍铁、黄铁矿和二氧化硅在铁硅比为1.5～3且焦粉加入量为镍铁质量1～5％的条件下进行熔炼2～2.5h得到低冰镍，再将所述低冰镍吹炼得到高冰镍。

现有技术采用镍铁为原料制备高冰镍的方法较为复杂，或者存在工艺难以控制的问题，如专利申请CN113943863A中所采用的以镍铁液为原料，以硫磺为硫化剂时，其硫磺的沸点远低于镍铁液的温度，是以氮气为载气引入硫化区，这对气氛要求非常苛刻，并且也对操作人员存在潜在生理危险，亦容易产生燃烧温度控制不佳产生结圈行为。本发明通过试验发现，可以采用黄铁矿作为硫化剂避免该缺陷，而且，通过合理地控制二氧化硅的加入量使熔炼的铁硅比为1.5～3，另外配合微量的焦粉，如焦粉加入量为1～5％，可以在短时间内获得高质量的低冰镍，并进一步得到镍和硫含量均与现有技术相当的高冰镍，使整个方法甚至可达到98％以上的镍回收率。

根据本发明提供的镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法，所述熔炼的温度为1425～1550℃；

优选地，所述熔炼的温度为1425～1450℃。

本发明通过大量的试验发现，在采用本发明所设计的原料配比时，当熔炼的温度逐渐升高至1425～1450℃时，镍的回收率会逐渐升高，而当进一步升高温度至1550℃时，镍的回收率不会增加，反而有轻微的降低，而且，当熔炼的时间延长至3.5h时，也存在镍的回收率不会增加而有轻微的降低的现象。

根据本发明提供的镍铁硫化制备低冰镍和高冰镍的方法，所述黄铁矿的加入量是镍铁质量的45～55％。

硫化剂的加入量对低冰镍质量的控制是很重要的，进而会影响到高冰镍中镍和硫的含量，以及整个镍铁原料中镍的回收率。优选地，所述黄铁矿的加入量是镍铁质量的50％。