本发明属于有色金属冶金技术领域，涉及一种从镍钴富集物中直接生产电池级硫酸镍产品的方法。
背景技术：
镍钴是重要的战略物资，广泛应用于不锈钢、电池、航空航天等领域。但我国镍钴资源短缺，90％以上需要从国外进口原矿石、精矿和镍钴富集物。特别是随着我国新能源汽车的迅猛发展，镍钴的需求量和价格持续上升，研究开发从镍钴富集物(含ni5-50％,co0.5-5％)中高效、清洁、低成本的工艺技术十分必要。该富集物是指从镍红土矿采用湿法浸出-中和除杂-沉淀镍钴获得的中间产品，也包括从含镍钴的溶液或废水中沉淀下来的镍钴富集物。
目前国内外镍钴富集物处理工艺主要分为火法工艺和湿法工艺，火法工艺主要包括三种：(1)镍钴富集物直接加入到炼钢过程中生产不锈钢，但镍利用率低，钴得不到回收利用；(2)加入硫化剂，采用鼓风炉等设备熔炼成高冰镍，再采用湿法精炼提取镍钴产品。由于能耗高，流程长，应用不普遍；(3)电炉还原熔炼镍基合金，直接电解生产电解镍。该方法处于工业化前期研究阶段，还未取得工业应用。
多数工厂采用了镍钴富集物湿法冶炼工艺，包括搅拌浸出-中和除铁铝-萃取除杂-萃取镍钴分离-镍萃取-蒸发结晶生产硫酸镍。一部分工厂不经过镍萃取，直接电积生产电解镍。目前湿法冶炼工艺技术存在工艺流程复杂、生产成本高、废水排放量大等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种从镍钴富集物中直接生产电池级硫酸镍的方法，具体方案为：以镍钴富集物为原料，采用“搅拌浸出-萃取除杂-萃取镍钴分离-直接蒸发结晶”工艺，不经过镍萃取直接生产电池级高纯硫酸镍产品。该方法在国内外尚属首次，具有投资少、建设周期短，生产成本低，金属回收率高，环境污染小等优点，同时该方法原料适应性较广，根据原料性质的不同，调整浸出和萃取工艺，可以用来处理大部分含镍钴的富集物。
一种从镍钴富集物中直接生产电池级硫酸镍的方法，具体步骤为：
(1)搅拌浸出：将镍钴富集物经浆化后得到的矿浆进行搅拌浸出，将浸出后的矿浆液固分离得到浸出液和浸出渣；
(2)萃取除杂：将步骤(1)得到的浸出液送澄清装置澄清，经澄清后的浸出液，进入萃取工序，采用一种萃取剂脱除重金属杂质，得到萃取除杂后液；
(3)萃取镍钴分离：将步骤(2)得到的萃取除杂后液直接进入第二级萃取，采用第二种萃取剂进行镍与钴镁分离，获得高纯硫酸镍溶液；
(4)直接蒸发结晶：将步骤(3)得到的高纯硫酸镍溶液蒸发结晶得到电池级硫酸镍产品。
进一步地，步骤(1)中，镍钴富集物经搅拌式加螺旋给料送入浆化槽，经浆化后的矿浆泵入搅拌浸出槽，在5-100℃用硫酸浸出，控制硫酸浓度5-100g/l，浸出周期0.5-6.0小时，镍钴被浸出进入溶液，部分铁、镁、铝、锰也进入溶液。镍浸出率>99％，钴浸出率>98.5％，同时其它杂质元素如fe、mg、al、mn、zn、cu、ca、cr等的氧化物也部分发生反应进入溶液，主要化学反应方程式如下：
ni(oh)2+h2so4＝niso4+2h2o(1)
co(oh)2+h2so4＝coso4+2h2o(2)
2fe(oh)3+3h2so4＝fe2(so4)3+6h2o(3)
fe(oh)2+h2so4＝feso4+2h2o(4)
2al(oh)3+3h2so4＝al2(so4)3+6h2o(5)
mg(oh)2+h2so4＝mgso4+2h2o(6)
mn(oh)2+h2so4＝mnso4+2h2o(7)
zn(oh)2+h2so4＝znso4+2h2o(8)
cu(oh)2+h2so4＝cuso4+2h2o(9)
ca(oh)2+h2so4＝caso4↓+2h2o(10)
2cr(oh)3+3h2so4＝cr2(so4)3+6h2o(11)
浸出矿浆经液固分离后，浸出液进入澄清池进行澄清，浸出渣为二氧化锰产品。澄清后的溶液进入萃取除杂工艺，采用磷酸酯类萃取剂，经皂化后控制萃取温度5-45℃，ph值3.0-4.5，相比(o/a)0.5-2.5，混合时间0.5-10分钟，重金属铜、锌、锰、镉等进入有机相被从溶液中脱除。
主要化学反应方程式如下：
2r-n+cu2+＝r-cu2++2n
2r-n+zn2+＝r-zn2++2n
2r-n+mn2+＝r-mn2++2n
2r-n+cd2+＝r-cd2++2n
萃取除杂后液进入镍钴萃取分离工序，采用磷酸单-乙基己酯类萃取剂，经皂化后控制萃取温度5-45℃，ph值4.0-5.0，相比(o/a)0.5-2.5，混合时间0.5-10分钟，钴进入有机相实现镍钴的高效分离。
根据不同萃取剂在不同ph值条件下，每种金属的可萃取能力不同，实现杂质与镍钴的分离，以及镍钴之间的高效分离。本工序发明的核心是通过控制不同的ph值和有机相浓度以及动力学接触时间等条件，来实现杂质与镍钴的分离。
主要化学反应方程式如下：
2r-n+co2+＝r-co2++2n
镍钴分离后的溶液为纯净的硫酸镍溶液，可满足蒸发结晶生产硫酸镍的要求。采用mvr低能耗蒸发技术，控制结晶前液ni70-90g/l，温度80-90℃，蒸发后溶液比重>1.6，结晶获得六水硫酸镍产品。蒸发余热经压缩后循环利用，能耗比传统蒸发低30-50％。
硫酸镍质量标准如下表所示。
本发明的优点为：
1.能耗低：镍钴富集物含水高(50-80％)，采用湿法直接浸出，降低水消耗，避免火法必须脱除大量水分的缺点，显著降低能耗，从而降低生产运营成本和提高企业竞争力；
2.金属回收率高：浸出工序镍钴回收率大于99％和98.5％，萃取过程镍钴损失率低，镍钴总回收率可达到98％和95％；
3.生产成本低：镍无需萃取就可制备合格的硫酸镍溶液，直接结晶生产电池级硫酸镍产品，吨镍生产成本可降低1.0万元左右。
4.工艺流程简单，操作简便。项目建设投资少，周期短，具有很强的竞争力；
5.环保好：废水产出量只有传统湿法冶炼工艺的15-20％，浸出渣为高品位二氧化锰中间产品，大大减少了废水和废渣的排放量，环保效益好。
具体实施方式
为了更清楚的说明本发明。列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。
实施例1
将含水60％的100kg镍钴富集物(ni38％，co3.5％，fe0.5％，mg2％，mn6％，cu0.2％，zn0.5％)经浆化后送搅拌浸出，采用100g/l稀硫酸溶液或直接向矿浆中加入浓硫酸，在80℃下浸出3小时，镍钴浸出率分别超过99％和98.5％。
浸出矿浆采用板框压滤机进行液固分离，浸出液送澄清池，浸出渣堆存。获得浸出液190l，含ni80g/l，fe<0.1g/l，co7g/l，mg3.5g/l，mn4g/l，cu0.2g/l，zn1.0g/l。
澄清后的浸出液送萃取除杂工序，采用20％浓度的磷酸酯类萃取剂，皂化率控制在60％，萃取温度30℃，混合接触时间5min，相比(o/a)1.2:1。获得萃取后溶液185l，含ni80g/l，fe<0.001g/l，co7g/l，mg2.5g/l，mn<0.004g/l，cu<0.001g/l，zn<0.002g/l。
萃取后液进入镍钴萃取分离工序，采用20％浓度的磷酸单-乙基己酯萃取剂，皂化率控制在60％，萃取温度30℃，混合接触时间5min，相比(o/a)1.3:1。获得萃取后溶液182l，含ni80g/l，fe<0.0005g/l，co<0.01g/l，mg<0.02g/l，mn<0.001g/l，cu<0.0001g/l，zn<0.0002g/l。
镍钴萃取分离后液经气浮和活性炭脱除有机物，采用mvr低能耗蒸发结晶，获得六水硫酸镍产品67kg，镍品位22.2％，镍总回收率98％。
实施例2
将含水60％的100kg镍钴富集物(ni5％,co0.5％,fe0.1％，mg0.3％,cu0.1％，mn0.5％，zn0.1％)经浆化后送搅拌浸出，采用10g/l稀硫酸，在常温下浸出3小时，镍钴浸出率分别超过99％和98.5％。
浸出矿浆采用板框压滤机进行液固分离，浸出液送储液槽，浸出渣堆存。获得浸出液80l，含ni24.5g/l，fe<0.1g/l，co2.4g/l，mg0.3g/l，mn0.3g/l，cu0.03g/l，zn0.15g/l。
浸出液直接返回浸出工序进行循环浸出，直至镍浓度富集超过80g/l后，经过澄清池澄清进入萃取工序。
萃取除杂工序和萃取镍钴分离工序操作参数和结果与实施例1相同。