DE112022000238T5

DE112022000238T5 - Verfahren zur herstellung von nickelsulfat aus einer nickel-eisen-kupfer-legierung

Info

Publication number: DE112022000238T5
Application number: DE112022000238.7T
Authority: DE
Inventors: Haijun YU; Yinghao Xie; Aixia LI; Xuemei Zhang; Changdong LI
Original assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd; Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd; Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Current assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd; Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd; Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2022-06-06
Publication date: 2023-08-31
Also published as: MA61496A1; CN113666437B; GB202314823D0; US20230399240A1; ES2957117A2; GB2620310A; WO2023284441A1; CN113666437A; US11952289B2

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Nickelsulfat aus einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung beschrieben. Das Verfahren umfasst: Mischen eines zerkleinerten Materials aus einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung, wässrigem Ammoniak, Ammoniumsulfat und einem Korrosionsschutzmittel in einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung, Auslaugen, dann Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung an der ausgelaugten Aufschlämmung, Hinzufügen eines Fällungsmittels zu einem Filtrat und Durchführen einer Ammoniakdestillation, um ein nickelhaltiges Auslaugungsprodukt zu erhalten; dann Zugabe eines Extraktionsmittels in das nickelhaltige Auslaugungslösung, um Nickel zu extrahieren, um eine nickelhaltige organische Extraktionsphase zu erhalten; und dann Zugabe von Schwefelsäure in die nickelhaltige organische Extraktionsphase, um eine Rückextraktion des Nickels durchzuführen, um eine Nickelsulfatlösung zu erhalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung unter Verwendung unterschiedlicher Eigenschaften von Nickel und Eisen abgetrennt, Nickel wird in einem Hexaminkomplex von Nickel gelöst, Eisen kann nicht gelöst werden und verbleibt dann in einem Feststoff, nachdem das Filtrat gesammelt wurde, wird das Fällungsmittel zugegeben und eine Ammoniakdestillation durchgeführt, um Kupfer zu entfernen, das wässrige Ammoniak wird zurückgeführt und die Kupferionen reagieren mit dem Fällungsmittel, um einen Kupfersulfidniederschlag zu erzeugen, wodurch das Kupfer im Filtrat entfernt wird und die Reinheit des Nickelsulfats weiter verbessert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Gebiet der Metallurgietechnik und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Nickelsulfat aus einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung.
HINTERGRUND
Die Summenformel von Nickelsulfat lautet NiSO₄ · 6 H₂O, das als Nickelsalz des primären Nickels eingestuft werden kann, aber nicht mit dem Nickelsalz gleichzusetzen ist, das Nickelsulfat umfasst. Nickelsulfat gibt es in drei Formen: Anhydrid, Hexahydrat und Heptahydrat, und die meisten Handelsprodukte liegen in Form von Hexahydrat vor. In der Galvanikindustrie ist Nickelsulfat das wichtigste Nickelsalz für die Galvanisierung von Nickel sowie chemischem Nickel und findet breite Anwendung in der verarbeitenden Industrie, z. B. in Maschinen, Instrumenten, Messgeräten, medizinischen Geräten und Haushaltsgeräten. Nickelsulfat in Batteriequalität ist eine Quelle für metallisches Nickel in einem ternären Material, und eine ternäre Lithiumbatterie ist eine Energiequelle für neue Elektrofahrzeuge, die sich derzeit schnell entwickeln. Da der Nickelgehalt in ternären Lithiumbatterien direkt die Ladekapazität einer Batterie bestimmt, ist die Entwicklung von ternären Lithiumbatterien mit hohem Nickelgehalt ein allgemeiner Trend.
Zu den wichtigsten Rohstoffen für Nickelsulfat gehören Hochnickelmatte, Zwischenprodukte der Nickelhydrometallurgie, Nickelbriketts/Nickelpulver, Nickelabfälle und Ähnliches. Der Herstellungsweg von Nickelsulfat kann in die folgenden Kategorien unterteilt werden: 1) Nickelsulfiderz wird einer pyrometallurgischen Behandlung und einer atmosphärischen sauren Auslaugung unterzogen, um eine Hochnickelmatte zu erzeugen, woraus dann Nickelsulfat hergestellt wird; 2) Nickelsulfat wird durch saure Auslaugung von Zwischenprodukten der Hydrometallurgie von Nickellaterit, wie z. B. verhüttetes Nickel-Kobalt-Hydroxid, oder ein gekauftes Nickelhydroxid hergestellt; 3) Reines Nickel (z. B. Nickelplatten, Nickelbriketts/Nickelpulver) wird in Säure gelöst und kristallisiert, um rohe Nickelsulfatkristalle zu erhalten, die gelöst, von Verunreinigungen befreit und konzentriert werden, um Nickelsulfatkristalle in Batteriequalität herzustellen; 4) ein Nickel-Laterit RKEF wird zur Herstellung von Ferronickel verwendet, das dann einem Konverterblasen und einer sauren Druckauslaugung unterzogen wird, um eine Hochnickelmatte zu erhalten, die wiederum zur Herstellung von Nickelsulfat dient; und 5) Abfälle werden als Rohstoffe zur Herstellung von Nickelsulfat verwendet. Von den nickelhaltigen Abfällen können Galvanikabfälle, Katalysatoren, Batterieabfälle und Abfalllegierungen zur Nickelrückgewinnung verwendet werden.
Mit der wirtschaftlichen Entwicklung steigt die Nachfrage nach Kupfer und Nickel allmählich, während die Kupfer- und Nickelressourcen von Jahr zu Jahr abnehmen und unweigerlich erschöpft sein werden. Um den Druck auf diese unzureichenden Ressourcen zu mildern, wird der umfassenden Nutzung sekundärer Ressourcen immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt.
Bei der Verhüttung von Nichteisenmetallen werden häufig Kupfer und Nickel zusammengemischt, und es wird auch viel Eisen beigemischt. Die Zusammensetzung von Nickel-Kupfer-Eisen-Legierungen beträgt im Allgemeinen 5%-55% Fe, 10%-45% Cu und 3%-45% Ni. In der Industrie werden in der Regel pyrometallurgische oder hydrometallurgische Verfahren eingesetzt, um Metalle wie Kupfer, Nickel, Eisen usw. abzutrennen, und anschließend werden die Metalle weiter gereinigt. Diese Verfahren haben im Allgemeinen Probleme wie hohe Produktionskosten, lange Prozessabläufe, große Umweltverschmutzung, geringe Ausbeuten und ähnliches.
Gleichzeitig nehmen die Abfälle von Nickel-Kupfer-Eisen-Legierungen, vor allem Abfälle, die bei der maschinellen Bearbeitung entstehen, Abfälle, die bei der Verhüttung anfallen, sowie beschädigte Legierungskomponenten und -teile in der Industrie von Jahr zu Jahr zu. Darüber hinaus besteht die derzeitige chemische Zusammensetzung der auf dem heimischen Markt zirkulierenden Legierungsabfälle hauptsächlich aus Nickel, Kupfer und Eisen. Eine verstärkte Nutzung dieser Ressourcen wird sich zweifellos positiv auf die Entlastung der Nickel- und Kupferressourcen auswirken. Die derzeitige Verwertungsmethode für Legierungsabfälle besteht jedoch darin, diese nach der Klassifizierung als Legierungselementzusatz in den Legierungsherstellungsprozess einzubringen, was eine niedrige Verwertungsrate und eine schlechte wirtschaftliche Leistung zur Folge hat.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, mindestens eines der oben genannten technischen Probleme zu lösen, die im Stand der Technik existieren. Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung von Nickelsulfat aus einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung bereit, mit dem ein Nickelsulfat in Batteriequalität hergestellt werden kann und das die Vorteile eines kurzen Prozessablaufs, eines geringen Verbrauchs von Hilfsstoffen, einer hohen Nickelausbeute und dergleichen aufweist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung von Nickelsulfat aus einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung vorgeschlagen, das die folgenden Schritte umfasst:

S1: Mischen einer zerkleinerten Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung, Ammoniakwasser, Ammoniumsulfat und einem Korrosionshilfsmittel in einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung zum Auslaugen;
S2: Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung an einer Aufschlämmung, die durch Auslaugen in Schritt S1 erhalten wurde, um ein erstes Filtrat und einen ersten Rückstand zu erhalten, Zugeben eines Fällungsmittels zu dem ersten Filtrat, anschließendes Destillieren von Ammoniak und anschließendes Durchführen einer Filtration, um eine nickelhaltige Auslaugungslösung zu erhalten; und
S3: Zugabe eines Extraktionsmittels in die nickelhaltige Auslaugungslösung, um Nickel zu extrahieren, Stehenlassen des Systems und anschließende Trennung, um eine nickelhaltige extrahierte organische Phase zu erhalten, und anschließende Zugabe von Schwefelsäure in die nickelhaltige extrahierte organische Phase, um eine Rückextraktion des Nickels durchzuführen, um eine Nickelsulfatlösung zu erhalten.

In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in Schritt S2 der erste Rückstand mit Ammoniakwasser, Ammoniumsulfat und einem Korrosionshilfsmittel für eine zweite Laugungsstufe gemischt, dann werden ein zweiter Rückstand und ein zweites Filtrat durch eine Fest-Flüssig-Trennung erhalten, und das zweite Filtrat wird wieder der Laugung in Schritt S1 unterzogen.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in Schritt S2 der zweite Rückstand mit Ammoniakwasser, Ammoniumsulfat und einem Korrosionshilfsmittel für eine dritte Auslaugungsstufe gemischt, dann werden ein dritter Rückstand und ein drittes Filtrat durch eine Fest-Flüssig-Trennung erhalten, und das dritte Filtrat wird wieder der Auslaugung in Schritt S1 oder der zweiten Auslaugungsstufe unterzogen, und der dritte Rückstand wird gewaschen, um einen Eisenrückstand zu erhalten. Durch den mehrstufigen Auslaugungsprozess kann die Nickelausbeute durch wiederholtes Auslaugen erhöht werden, während das Eisen die ganze Zeit im Feststoff verbleibt.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das Korrosionshilfsmittel mindestens eines von Ammoniumsulfid, Persulfat oder Ammoniumthiosulfat. Die Verwendung von Ammoniumsulfid und Ammoniumthiosulfat als Korrosionshilfsmittel kann die Auflösung von Kupfer während des Laugungsprozesses verringern, und die Verwendung von Persulfat kann metallisches Nickel schnell oxidieren und die Auflösung beschleunigen.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt in Schritt S1 das molare Verhältnis von Stickstoff in Ammoniakwasser zu Ammoniumsulfat (0,1-20):1; die gesamte molare Konzentration von Stickstoff in Ammoniakwasser und Ammoniumsulfat beträgt 8 mol/L bis 15 mol/L.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt in Schritt S1 der Druck des Auslaugens 2,5 MPa bis 4,0 MPa und die Temperatur des Auslaugens 50°C bis 65°C. Außerdem beträgt die Zeit für das Auslaugen 6 bis 8 Stunden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist in Schritt S2 das Fällungsmittel mindestens eines von Thiosulfat, Natriumsulfid oder Ammoniumsulfid. Kupfer kann durch Zugabe eines Fällungsmittels gründlich entfernt werden, und die Reaktionsgleichung zur Entfernung von Kupfer lautet: Cu²⁺ + S₂O₃ ^2- + H₂O => CuS + 2H⁺ + SO₄ ^2-, und Cu²⁺ + S^2- => CuS.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird in Schritt S2 ein ammoniakhaltiges Gas, das durch Destillation von Ammoniak erzeugt wird, kondensiert, um Ammoniakwasser für das Recycling vorzubereiten, und der bei der Destillation von Ammoniak erzeugte Niederschlag wird zur Rückgewinnung von Kupfer verwendet.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt der Druck der zweiten Laugungsstufe 3,5 MPa bis 6,0 MPa und die Temperatur der zweiten Laugungsstufe 60°C bis 75°C. Außerdem beträgt die Zeit für das Auslaugen 3 bis 4 Stunden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt der Druck der dritten Laugungsstufe 5,5 MPa bis 7,0 MPa und die Temperatur der dritten Laugungsstufe 70°C bis 85°C. Außerdem beträgt die Zeit für das Auslaugen 3 bis 4 Stunden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist das Extraktionsmittel in Schritt S3 mindestens eines von P204, P507, DEHPA oder Cyanex272.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann in Schritt S3 die durch die Rückextraktion von Nickel gewonnene extrahierte organische Phase erneut verseift und recycelt werden.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beträgt in Schritt S3 die Konzentration der Schwefelsäure 3 mol/L bis 5 mol/L.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hat zumindest die folgenden vorteilhaften Wirkungen.

1. In der vorliegenden Offenbarung wird die Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung oxidiert und durch Ammoniak unter den Bedingungen von Hochdruck-Sauerstoff und Ammoniak mit Hilfe eines Korrosionshilfsmittels aufgelöst. Bei diesem Verfahren wird die Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von Nickel und Eisen aufgetrennt, wobei Nickel in Form eines Hexamminkomplexes von Nickel und ein Teil des Kupfers in Form eines Tetraminkomplexes von Kupfer gelöst wird, während das Eisen nicht gelöst werden kann und im Feststoff bleibt. Die Reaktionsgleichung des Auslaugungsprozesses lautet wie folgt: 2 Ni + O₂ + 8 NH₃ · H₂O + 2 (NH₄)₂SO₄ => 2 [Ni(NH₃)₆]SO₄ + 10 H₂O, 2 Cu + O₂ + 4 NH₃ · H₂O + 2 (NH₄)₂SO₄ => 2 [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 6 H₂O, und Fe + O₂ => Fe₃O₃ .

Außerdem wird nach dem Auffangen des Filtrats ein Fällungsmittel hinzugefügt und das Ammoniak destilliert, um Kupfer zu entfernen. Während dieses Prozesses, [Cu(NH₃)_4] ²⁺ => Cu²⁺+ 4 NH₃, fördert die Destillation des Ammoniaks die Ionisierung der Kupferionen, das Ammoniakwasser wird zurückgeführt, und die Kupferionen reagieren mit dem Fällungsmittel, um einen Kupfersulfidniederschlag zu bilden, wodurch das Kupfer im Filtrat entfernt wird, was die Abtrennung von Nickel während der nachfolgenden Extraktion erleichtert und die Reinheit des Nickelsulfats weiter verbessert.

2. Die vorliegende Offenbarung stellt einen kurzen Prozess dar, der die Ausbeute an Nickel stark verbessert. Das Nickelsulfat wird direkt in einem Schritt aus Nickel-Eisen-Kupfer-Legierungen synthetisiert, wodurch die Reinheit des erhaltenen Nickelsulfat-Produkts in Batterie-Qualität erreicht wird, die nicht nur die Investitionskosten reduziert, sondern auch der Reaktionsprozess hat einen geringen Energieverbrauch und geringen Verbrauch von Hilfsstoffen und ist geeignet für die Industrialisierung Produktion. Die vorliegende Offenbarung kann weithin in den Produktionsprozess von Nickelsulfat verwendet werden, insbesondere bei der Herstellung von Batterie-grade Nickelsulfat aus Nickel-Eisen-Kupfer-Legierungen.

Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung und Beispiele näher beschrieben.

1 zeigt ein Prozessablaufdiagramm für Beispiel 1 der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden das Konzept der vorliegenden Offenbarung und die erzeugten technischen Effekte anhand von Beispielen klar und vollständig beschrieben, um den Zweck, die Merkmale und die Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung vollständig zu verstehen. Es ist offensichtlich, dass die beschriebenen Beispiele nur ein Teil der Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind, und nicht alle Beispiele, und andere Beispiele, die von Fachleuten auf der Grundlage der Beispiele der vorliegenden Offenbarung ohne schöpferische Anstrengungen erhalten werden, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wurde ein Nickelsulfat in Batteriequalität durch Hochdruck-Ammoniaklaugung einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung hergestellt, siehe 1, und das spezifische Verfahren ist wie folgt:

S1: 100 g einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung mit einer Zusammensetzung von: 33,99 % Nickel, 47,35 % Eisen und 18,66 % Kupfer wurden zu Pulver zerkleinert; in einer geschlossenen Hochdruck-Sauerstoffumgebung wurden 10 L Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch zu der zerkleinerten Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung gegeben, wobei das molare Verhältnis von Stickstoff in Ammoniakwasser zu Ammoniumsulfat 3.3:1 war, und die gesamte molare Konzentration von Stickstoff in Ammoniakwasser und Ammoniumsulfat 15 mol/L war, und 15 g Ammoniumsulfid als Korrosionshilfsmittel zugegeben wurde, um eine erste Auslaugungsstufe durchzuführen, wobei der Druck der ersten Auslaugungsstufe 2,5 MPa war, die Auslaugungstemperatur 50°C war und die Auslaugungszeit 8 h war;
S2: eine Fest-Flüssig-Trennung wurde an einer Aufschlämmung durchgeführt, die durch Auslaugung in Schritt S1 erhalten wurde, um ein erstes Filtrat und einen ersten Rückstand zu erhalten; Thiosulfat wurde dem ersten Filtrat zugesetzt, dann wurde das erste Filtrat einem Ammoniak-Destillations-Kupfer-Entfernungsprozess unterzogen; nach der Filtration wurde das Filtrat einem Extraktionsprozess unterzogen, und der erzeugte Kupfersulfid-Niederschlag wurde zur Verarbeitung an eine Kupferanlage geschickt;
S3: Nickel wurde mit einem Extraktionsmittel P204 extrahiert, stehen gelassen und dann getrennt, um eine nickelhaltige extrahierte organische Phase und ein verunreinigungshaltiges Raffinat zu erhalten; Nickel wurde aus der nickelhaltigen extrahierten organischen Phase mit 3 mol/L H₂SO₄ Lösung rückextrahiert, um eine Nickelsulfatlösung in Batteriequalität zu erhalten;
S4: 2 L Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch (die Zusammensetzung ist die gleiche wie in Schritt S1) und 3 g Ammoniumsulfid wurden dem ersten Rückstand zugegeben, der dann einer zweiten Auslaugung unter einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung unterzogen wurde; der Druck der zweiten Auslaugung betrug 5.0 MPa, die Auslaugungszeit betrug 3,5 h und die Auslaugungstemperatur betrug 65°C; danach wurden ein zweiter Rückstand und ein zweites Filtrat durch Filtration erhalten, und das zweite Filtrat wurde wieder dem Verfahren der ersten Stufe der Auslaugung unterzogen; und
S5: 1 L Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch (die Zusammensetzung ist die gleiche wie in Schritt S1) und 2 g Ammoniumsulfid wurden dem zweiten Rückstand zugegeben, der dann einer dritten Auslaugungsstufe unter einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung unterzogen wurde; der Druck der dritten Auslaugungsstufe betrug 5.5 MPa, die Auslaugungszeit 4 h und die Auslaugungstemperatur 70 °C; danach wurden ein dritter Rückstand und ein drittes Filtrat durch Filtration erhalten, und das dritte Filtrat wurde wieder dem Verfahren der ersten Auslaugung oder der zweiten Auslaugung unterworfen, und der dritte Rückstand wurde gewaschen, um einen Eisenrückstand zu erhalten.

Es wurden 32,76 g (berechnet in Nickel) Nickelsulfat gewonnen, woraus ersichtlich ist, dass die Auslaugungsrate von Nickel 96,38 % betrug.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde ein Nickelsulfat in Batteriequalität durch Hochdruck-Ammoniaklaugung einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung hergestellt, und das spezifische Verfahren ist wie folgt:

S1: 100 g einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung mit einer Zusammensetzung von: 42,36 % Nickel, 46,19 % Eisen und 11,45 % Kupfer wurden zu Pulver zerkleinert; in einer geschlossenen Hochdruck-Sauerstoffumgebung wurden 7 L Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch zu der zerkleinerten Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung gegeben, wobei das molare Verhältnis von Stickstoff in Ammoniakwasser zu Ammoniumsulfat 3.6:1 war und die gesamte molare Konzentration von Stickstoff in Ammoniakwasser und Ammoniumsulfat 10 mol/L war, und 17 g Ammoniumthiosulfat als Korrosionshilfsmittel zugegeben wurde, um eine erste Auslaugungsstufe durchzuführen, wobei der Druck der ersten Auslaugungsstufe 4,0 MPa war, die Auslaugungstemperatur 65°C war und die Auslaugungszeit 6 h war;
S2: eine Fest-Flüssig-Trennung wurde an einer Aufschlämmung durchgeführt, die durch Auslaugung in Schritt S1 erhalten wurde, um ein erstes Filtrat und einen ersten Rückstand zu erhalten; Thiosulfat wurde dem ersten Filtrat zugesetzt, dann wurde das erste Filtrat einem Ammoniak-Destillations-Kupfer-Entfernungsprozess unterzogen; nach der Filtration wurde das Filtrat einem Extraktionsprozess unterzogen, und der erzeugte Kupfersulfid-Niederschlag wurde zur Verarbeitung an eine Kupferanlage geschickt;
S3: Nickel wurde mit einem Extraktionsmittel P204 extrahiert, stehen gelassen und dann getrennt, um eine nickelhaltige extrahierte organische Phase und ein verunreinigungshaltiges Raffinat zu erhalten; Nickel wurde aus der nickelhaltigen extrahierten organischen Phase mit 4 mol/L H₂SO₄ Lösung rückextrahiert, um eine Nickelsulfatlösung in Batteriequalität zu erhalten;
S4: eine Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Mischung und 7 g Ammoniumthiosulfat wurden dem ersten Rückstand zugegeben, der dann einer zweiten Auslaugung unter einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung unterzogen wurde; der Druck der zweiten Auslaugung betrug 3,5 MPa, die Auslaugungszeit 4 h und die Auslaugungstemperatur 60 °C; danach wurden ein zweiter Rückstand und ein zweites Filtrat durch Filtration erhalten, und das zweite Filtrat wurde wieder dem Prozess der ersten Auslaugung unterzogen; und
S5: Ein Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch und 3 g Ammoniumthiosulfat wurden dem zweiten Rückstand zugegeben, der dann einer dritten Auslaugungsstufe unter einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung unterzogen wurde; der Druck der dritten Auslaugungsstufe betrug 7,0 MPa, die Auslaugungszeit 3 h und die Auslaugungstemperatur 85 °C; danach wurden ein dritter Rückstand und ein drittes Filtrat durch Filtration erhalten, und das dritte Filtrat wurde wieder dem Verfahren der ersten Auslaugung oder der zweiten Auslaugung unterworfen, und der dritte Rückstand wurde gewaschen, um einen Eisenrückstand zu erhalten.

Es wurden 41,10 g (berechnet in Nickel) Nickelsulfat gewonnen, woraus hervorgeht, dass die Auslaugungsrate von Nickel 97,02 % betrug.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wurde ein Nickelsulfat in Batteriequalität durch Hochdruck-Ammoniaklaugung einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung hergestellt, und das spezifische Verfahren ist wie folgt:

S1: 100 g einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung mit einer Zusammensetzung von: 10,58 % Nickel, 45,74 % Eisen und 43,68 % Kupfer wurden zu Pulver zerkleinert; in einer geschlossenen Hochdruck-Sauerstoffumgebung wurden 5 L Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch zu der zerkleinerten Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung gegeben, wobei das molare Verhältnis von Stickstoff in Ammoniakwasser zu Ammoniumsulfat 2.4:1 war und die gesamte molare Konzentration von Stickstoff in Ammoniakwasser und Ammoniumsulfat 8 mol/L war, und 5 g Persulfat als Korrosionshilfsmittel wurde hinzugefügt, um eine erste Auslaugungsstufe durchzuführen, wobei der Druck der ersten Auslaugungsstufe 3,0 MPa war, die Auslaugungstemperatur 55°C war und die Auslaugungszeit 7 h war;
S2: eine Fest-Flüssig-Trennung wurde an einer Aufschlämmung durchgeführt, die durch Auslaugung in Schritt S1 erhalten wurde, um ein erstes Filtrat und einen ersten Rückstand zu erhalten; 46,8 g Ammoniumsulfid wurde dem ersten Filtrat zugesetzt, dann wurde das erste Filtrat einem Ammoniak-Destillations-Kupfer-Entfernungsprozess unterworfen; nach der Filtration wurde das Filtrat einem Extraktionsprozess unterworfen, und der erzeugte Kupfersulfid-Niederschlag wurde zur Verarbeitung an eine Kupferanlage geschickt;
S3: Nickel wurde mit einem Extraktionsmittel P204 extrahiert, stehen gelassen und dann getrennt, um eine nickelhaltige extrahierte organische Phase und ein verunreinigungshaltiges Raffinat zu erhalten; Nickel wurde aus der nickelhaltigen extrahierten organischen Phase mit 5 mol/L H2SO4 Lösung rückextrahiert, um eine Nickelsulfatlösung in Batteriequalität zu erhalten;
S4: ein Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Gemisch und 8 g Persulfat wurden dem ersten Rückstand zugegeben, der dann einer zweiten Auslaugungsstufe unter einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung unterzogen wurde; der Druck der zweiten Auslaugungsstufe betrug 6,0 MPa, die Auslaugungszeit 3 h und die Auslaugungstemperatur 75°C; danach wurden ein zweiter Rückstand und ein zweites Filtrat durch Filtration erhalten, und das zweite Filtrat wurde wieder dem Verfahren der ersten Auslaugungsstufe unterzogen; und
S5: eine Ammoniakwasser-Ammoniumsulfat-Mischung und 10 g Persulfat wurden dem zweiten Rückstand zugegeben, der dann einer dritten Stufe der Auslaugung unter einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung unterzogen wurde; der Druck der dritten Stufe der Auslaugung war 6,0 MPa, die Auslaugungszeit war 3.5 h und die Auslaugungstemperatur betrug 80°C; danach wurden ein dritter Rückstand und ein drittes Filtrat durch Filtration erhalten, und das dritte Filtrat wurde wieder dem Verfahren der ersten Stufe der Auslaugung oder der zweiten Stufe der Auslaugung unterzogen, und der dritte Rückstand wurde gewaschen, um einen Eisenrückstand zu erhalten.

Es wurden 10,15 g (berechnet in Nickel) Nickelsulfat erhalten, woraus ersichtlich ist, dass die Auslaugungsrate von Nickel 95,98 % betrug.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind oben unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung im Rahmen der Kenntnisse, die von den gewöhnlichen Fachleuten auf dem Gebiet besessen werden, abzuweichen. Darüber hinaus können Ausführungsformen und Merkmale in den Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung miteinander kombiniert werden, unter der Prämisse, dass kein Konflikt besteht.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Nickelsulfat aus einer Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung, umfassend die folgenden Schritte: S1: Mischen einer zerkleinerten Nickel-Eisen-Kupfer-Legierung, Ammoniakwasser, Ammoniumsulfat und einem Korrosionshilfsmittel in einer Hochdruck-Sauerstoffumgebung und Durchführen einer Auslaugung; S2: Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung an einer Aufschlämmung, die durch das Durchführen der Auslaugung in Schritt S1 erhalten wurde, um ein erstes Filtrat und einen ersten Rückstand zu erhalten, Zugeben eines Fällungsmittels zu dem ersten Filtrat, anschließendes Destillieren von Ammoniak und anschließendes Durchführen einer Filtration, um eine nickelhaltige Auslaugungslösung zu erhalten; und S3: Zugeben eines Extraktionsmittels in die nickelhaltige Auslaugungslösung, um Nickel zu extrahieren, Stehenlassen des Systems und anschließende Trennung, um eine nickelhaltige extrahierte organische Phase zu erhalten, und anschließendes Zugeben von Schwefelsäure in die nickelhaltige extrahierte organische Phase, um eine Rückextraktion des Nickels durchzuführen, um eine Nickelsulfatlösung zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren in Schritt S2 ferner die folgenden Schritte umfasst: das Mischen des ersten Rückstands mit Ammoniakwasser, Ammoniumsulfat und einem Korrosionshilfsmittel und das Durchführen einer zweiten Auslaugungsstufe, dann das Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um einen zweiten Rückstand und ein zweites Filtrat zu erhalten, und das erneute Unterziehen des zweiten Filtrats dem Auslaugen in Schritt S1.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verfahren in Schritt S2 ferner die folgenden Schritte umfasst: Mischen des zweiten Rückstandes mit Ammoniakwasser, Ammoniumsulfat und einem Korrosionshilfsmittel und das Durchführen einer dritten Auslaugungsstufe, dann das Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung, um einen dritten Rückstand und ein drittes Filtrat zu erhalten, das erneute Unterziehen des dritten Filtrats der Auslaugung in Schritt S1 oder der zweiten Auslaugungsstufe und das Waschen des dritten Rückstandes, umfasst, um einen Eisenrückstand zu erhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Korrosionshilfsmittel mindestens eines von Ammoniumsulfid, Persulfat oder Ammoniumthiosulfat ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt S1 das molare Verhältnis von Stickstoff in Ammoniakwasser zu Ammoniumsulfat (0,1-20):1 beträgt; und die gesamte molare Konzentration von Stickstoff in Ammoniakwasser und Ammoniumsulfat 8 mol/L bis 15 mol/L beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt S1 der Druck der Auslaugung 2,5 MPa bis 4,0 MPa und die Temperatur der Auslaugung 50°C bis 65°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt S2 das Fällungsmittel mindestens eines von Thiosulfat, Natriumsulfid oder Ammoniumsulfid ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Druck der zweiten Laugungsstufe 3,5 MPa bis 6,0 MPa beträgt und die Temperatur der zweiten Laugungsstufe 60°C bis 75°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Druck der dritten Laugungsstufe 5,5 MPa bis 7,0 MPa beträgt und die Temperatur der dritten Laugungsstufe 70°C bis 85°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt S3 das Extraktionsmittel mindestens eines von P204, P507, DEHPA oder Cyanex272 ist.