[发明专利]用于制备高纯度水合硫酸镍的方法

说明书

提供了一种用于从富镍有机相中回收NiSO₄.6H₂O晶体的方法。所述方法包含：使富镍有机相与具有足够H₂SO₄浓度的洗提水溶液接触以从所述有机相中萃取镍；以及使所述富镍有机相与具有足够Ni²+浓度的洗提水溶液以沉淀NiSO₄.6H₂O晶体并形成贫镍有机相。还提供了用于回收NiSO₄.6H₂O晶体的方法，所述方法包含前述处理步骤，所述前述处理步骤包含对硫化镍精矿进行低温压力氧化(LT‑POX)高压灭菌以得到富集浸出溶液(PLS)。

技术领域

本发明涉及一种用于制备高纯度水合硫酸镍的方法以及通过此方法产生的高纯度水合硫酸镍。

背景技术

如呈高纯度酸性硫酸镍溶液的形式和/或呈固体高纯度水合硫酸镍的形式等的高纯度镍盐是作为高价值产品制造中所涉及的组分的镍金属的重要来源。具体地，硫酸镍是具有广泛应用的重要工业商品。例如，硫酸镍的酸性水溶液是电积金属镍的主要前体，并且固体六水合硫酸镍是用于高级锂离子电池的镍的重要来源。

这些下游应用需要高纯度的镍盐。因此，镍盐需要具有足够的纯度以满足用于这些应用中所要求的化学和/或物理规格。例如，在存在某些可溶性杂质的情况下从酸性硫酸镍溶液中电积金属镍会导致过多的能量消耗、物理变形和不可接受的化学规格。关键杂质包含但不限于钙、钠、镁、铁、铜、钴、锰和锌。

镍资源分为两大类——硫化矿石和氧化矿石(红土或红土矿石)。如WO 2007/039663中所述，硫化镍矿石的常规开采基本上是火法冶金过程，其中对开采的矿石进行精细研磨，并且通过泡沫浮选浓缩硫化镍矿物以产生镍精矿。然后通过熔炼和还原进一步处理精矿以产生也含有铜、钴和铁的中间体含镍冰铜。然而，熔炼过程的缺点是产生二氧化硫，必须在制酸厂中处理所述二氧化硫以产生硫酸——并不总是易于从熔炼炉位置处理的产物。镍和钴在熔炼炉渣中的损失是显著的，并且处理精矿中的微量元素中的一些微量元素(如镁和砷)可能会遇到问题。

中间体冰铜需要通过湿法冶金过程进一步精炼。但是，包含氧化浸出或压力浸出的这些过程随后的杂质去除和氢还原或电积会遭受硫酸副产物以及其它废产物(例如，硫酸铵)的相同问题。

对于某些应用，纯化的硫酸镍溶液可以直接用作用于回收最终高纯度产物的进料溶液。典型但非限制性实例是用于镍电积回路的进料溶液(高级电解质)。对于其它应用，固体高纯度镍盐是优选的原材料。此类固体高纯度镍盐的回收通常是能量密集型的并且可以涉及例如高温结晶。可替代地，通过在环境条件或近环境条件下的蒸发结晶回收此类固体高纯度镍盐通常是不利的冗长过程。

硫酸镍酸性水溶液的主要商业来源由非铁金属(铜/镍/钴)硫化精矿的压力氧化(即所谓的POX过程)或镍红土的高温硫酸浸出(即所谓的HPAL流程)产生。用于产生硫酸镍的湿法冶金步骤包含但不限于焙烧/浸出、常压和高压浸出、堆浸和生物湿法冶金技术。硫酸镍酸性水溶液的其它可能来源是使用搅拌槽和堆浸操作方式两者对非铁金属原矿矿石和精矿进行细菌浸出并且作为许多铜电积操作的副产物。

这些过程通常是非选择性的，因为存在原材料的一系列其它金属组分(具体地铁、锰、铜、钴和锌)的同时溶解。与目标镍浓度相比，杂质金属的相对浓度是产生含有可溶性硫酸镍的初始富集浸出溶液所涉及的镍的初始来源和冶金方法的直接结果。

无论硫酸镍酸性水溶液(富集浸出溶液)的来源是什么，都可通过一系列批量步骤和/或选择性步骤使用但不限于溶剂萃取和/或离子交换和/或沉淀程序来去除有害的可溶性杂质。需要这一系列的纯化步骤，因为没有从此类不纯的酸性水溶液中回收高纯度镍产物的商业上或技术上可行的方法。

通常，此类步骤涉及应用如溶剂萃取和/或离子交换和/或胶结和/或选择性/非选择性沉淀等方法中的一种或多种方法。所有这些浓缩/纯化步骤均倾向于是能量密集型的并且通常涉及一种或多种化学试剂(消耗品)的使用。