简介
一、课题来源与背景在钴镍的湿法冶炼中,铁是需要除去的杂质,目前广泛采用生成过滤性能良好的黄钠铁矾除铁工艺。但是当铁含量较高时,采用此工艺除铁过程中会有部分的氢氧化铁沉淀生成,这种沉淀具有胶体的吸附性质,容易对溶液中的金属离子产生吸附作用。因此,钴镍湿法冶炼除铁产生的黄钠铁矾渣中含有一定量的钴、镍、铜、锰、铅等有色金属,从而造成有色金属的损失。另外,大量的黄钠铁矾渣长期堆放后,不仅占用土地和浪费资源,而且其中的重金属会在自然条件下发生化学变化,对环境造成严重的污染。针对这些问题,黄钠铁矾渣的资源化开发和利用备受关注。目前,对于黄钠铁矾渣的处理主要有两个方向:一、将黄钠铁矾渣作为建筑材料的原料,通过添加其他原料制成砖等建筑材料;二、通过焙烧、电解等工艺分别回收其中的有价金属,或者制备各种金属盐或氧化物等产品。上述方法可在一定程度上处理和利用黄钠铁矾渣,解决渣堆存带来的问题,但是所涉及的工艺流程较为复杂,生产成本高,且不能对黄钠铁矾渣中的各种成分进行有效利用。
二、技术原理及性能指标本发明提供了一种黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池,涉及黄钠铁矾渣处理技术领域。该处理方法首先将粉碎的黄钠铁矾渣进行超声处理后制成浸出液和浸出渣,根据所含有价金属的种类以及含量不同,将浸出液经过锰和氟化锰两次净化处理制成含镍、钴和锰的净化液,含镍、钴和锰的净化液可作为多种物质的原料广泛应用于各领域,优选为含镍、钴和锰的净化液作为三元前驱体的反应原料从而应用于锂离子电池领域;该黄钠铁矾渣的处理方法可以将浸出液中的有价金属进行充分回收利用,其工艺流程简单,易于操作,生产成本低,适合于工业化量产。本发明还提供了一种三元前驱体、电池级磷酸铁或锂离子电池。技术指标:(1)杂质含量:Cu≤0.005%,Fe、Na≤0.015%,Ca、Mg≤0.015%,Si≤0.03%、≤0.5%(2)振实密度≥1.5g/cm³。
三、技术的创造性与先进性与现有技术相比,本发明提供的黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池具有以下优势:(1)本发明提供了一种黄钠铁矾渣的处理方法,首先将粉碎的黄钠铁矾渣进行超声处理后制成浸出液和浸出渣,根据所含有价金属的种类以及含量不同,将浸出液经过锰和氟化锰两次净化处理制成含镍、钴和锰的净化液,该含镍、钴和锰的净化液可作为多种物质的原料广泛应用于各领域,优选为含镍、钴和锰的净化液作为三元前驱体的反应原料从而应用于锂离子电池领域;该黄钠铁矾渣的处理方法可以将浸出液中的有价金属进行充分回收利用,其工艺流程简单,易于操作,生产成本低,适合于工业化量产。
(2)本发明提供了一种三元前驱体,通过上述黄钠铁矾渣的处理方法制得。该三元前驱体在具有比能量大、单体工作电压高、工作温度范围宽、循环寿命长、自放电小、对环境污染小等优点的同时,还具有较低的生产成本,适合于工业化生产,在便携式电器和电动汽车等领域有着广阔的应用前景。