1.本發(fā)明涉及化工相關(guān)領(lǐng)域，具體為一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝。

背景技術(shù)：

2.三元前驅(qū)體材料是鎳鈷錳氫氧化物nixcoymn(1-x-y)(oh)2，三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，里面鎳鈷錳的比例(x:y:z)可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，目前的工藝是硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳加液堿、氨水反應(yīng)生產(chǎn)三元前驅(qū)體、硫酸鈉，成本較高，且會(huì)產(chǎn)生大量的含氨含重金屬含無(wú)機(jī)鹽廢水，影響環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的在于提供一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

4.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，包括以下步驟：

5.步驟一：對(duì)反應(yīng)物原料進(jìn)行準(zhǔn)備，包括鎳原料及鈷原料；

6.步驟二：對(duì)原料進(jìn)行配制，使鎳原料制備成鎳氨絡(luò)合氫氧化物溶液，其鎳質(zhì)量含量為20-150g/l；鈷原料制成鈷氨絡(luò)合氫氧化物溶液，其鈷質(zhì)量含量為10-150g/l，或根據(jù)三元前驅(qū)體的要求，按鎳鈷摩爾x:y比例，配置成鎳氨絡(luò)合氫氧化物與鈷氨絡(luò)合氫氧化物混合溶液；

7.步驟三：在反應(yīng)器內(nèi)加入步驟二中配制的原料，按鎳鈷摩爾比例為x:y，加入蒸汽進(jìn)行脫氨結(jié)晶反應(yīng)，控制溫度在60-150℃之間，絕壓在0.04-0.8mpa之間，在反應(yīng)過(guò)程，逐漸加入錳鹽，其中錳鹽可以是硫酸錳、氯化錳或硝酸錳的一種，其反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生以下反應(yīng)：

8.xni(nh3)6(oh)2+yco(nh3)6(oh)2+(1-x-y)mnso4+2(1-x-y)h2o——》nixcoymn1-x-y(oh)2↓+(8x+8y-2)nh3↑+(1-x-y)(nh4)2so49.反應(yīng)時(shí)間約0.25-5.0個(gè)小時(shí)，得到目標(biāo)粒徑的鎳鈷錳三元前驅(qū)體粗產(chǎn)品；

10.步驟四：對(duì)步驟三中生成物進(jìn)行冷凝，使其回收利用；

11.步驟五：對(duì)步驟三中無(wú)法冷凝的少量不凝氣體進(jìn)行吸收后排放；

12.步驟六：將步驟三反應(yīng)器內(nèi)的鎳鈷錳三元前驅(qū)體混合溶液排入陳化反應(yīng)器內(nèi)陳化，洗滌除雜，脫水、干燥、混批、篩分、除鐵、包裝，得到鎳鈷錳三元前驅(qū)體產(chǎn)品；

13.作為優(yōu)選，該工藝也適用制備鎳鈷、鎳錳二元前驅(qū)體、鎳鈷鋁三元前驅(qū)體、鎳鈷錳鋁四元前驅(qū)體反應(yīng)；

14.作為優(yōu)選，該工藝也適用制備碳酸鹽三元前驅(qū)體體系生產(chǎn)，具體反應(yīng)公式見(jiàn)下：

15.xni(nh3)6co3+yco(nh3)6co3+(1-x-y)mnso4+2(1-x-y)h2o——》nixcoymn1-x-yco3↓+(8x+8y-2)nh3↑+(1-x-y)(nh4)2so416.反應(yīng)物也可加入10-50％的液堿，控制反應(yīng)器內(nèi)的ph在11-13之間，發(fā)生的反應(yīng)式為：

17.(1-x-y)(nh4)2so4+2(1-x-y)naoh——》(1-x-y)na2so4+2(1-x-y)nh3+2(1-x-y)h2o

18.反應(yīng)氣化產(chǎn)生的氨和水混合蒸汽去冷凝器冷凝成15-25％的氨水，回用去制備鎳鈷氨絡(luò)合溶液，無(wú)法冷凝的少量氨用硫酸或鹽酸吸收成銨鹽，無(wú)法被酸吸收的不凝氣體達(dá)標(biāo)排放。

19.作為優(yōu)選，反應(yīng)器和陳化反應(yīng)器可以是釜式反應(yīng)器(帶加熱夾套或盤(pán)管)，多釜串聯(lián)反應(yīng)器、臥式多級(jí)攪拌釜、結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔、管道反應(yīng)器、振蕩流管式反應(yīng)器、超重力連續(xù)反應(yīng)器、撞擊流連續(xù)反應(yīng)器的一種或幾種組合，作為優(yōu)選選結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔

20.作為優(yōu)選，過(guò)濾器為板框壓濾機(jī)、立式板框壓濾機(jī)、離心機(jī)、真空帶式過(guò)濾器、真空?qǐng)A盤(pán)脫水機(jī)、微孔過(guò)濾器、自動(dòng)反沖過(guò)濾器的一種或幾種組合。

21.綜上所述，本發(fā)明有益效果是：

22.1、本發(fā)明對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行改進(jìn)，采用鎳氨絡(luò)合氫氧化物，鈷氨絡(luò)合氫氧化物，錳鹽。不用或只用少量的液堿，產(chǎn)品三元前驅(qū)體可雜質(zhì)少，幾乎不含鈉離子和硫酸根。

23.2、本發(fā)明整個(gè)反應(yīng)無(wú)需加入液堿或加入只有常規(guī)工藝的10-20％的液堿，廢水中無(wú)硫酸鈉或總量只有常規(guī)的10-20％，極大的降低了生產(chǎn)的成本。

24.3、本發(fā)明蒸氨結(jié)晶過(guò)程采用了結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔進(jìn)行脫氨解絡(luò)結(jié)晶反應(yīng)，由于結(jié)晶反應(yīng)汽提脫氨塔的特性，使得反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)速率高，操作穩(wěn)定，單套設(shè)備產(chǎn)能大，極大的提高了生產(chǎn)效率。

25.4、由于連續(xù)反應(yīng)過(guò)程，采用連續(xù)冷凝回收氨水的方法，使得絕大部分的氨冷凝下來(lái)，只有少量的不凝氣體夾帶用稀硫酸或稀鹽酸吸收，極大的降低了廢氣量，提高了三元前驅(qū)體生產(chǎn)的綠化率，具有可連續(xù)反應(yīng)生產(chǎn)，能耗低，廢水廢氣量少的特點(diǎn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

26.為了更清楚地說(shuō)明發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

27.圖1為本發(fā)明一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

28.本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

29.本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。

30.下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中，為敘述方便，現(xiàn)對(duì)下文所說(shuō)的方位規(guī)定如下：下文所說(shuō)的上下左右前后方向與圖1視圖方向的前后左右上下的方向一致，圖1為本發(fā)明裝置的正視圖，圖1所示方向與本發(fā)明裝置正視方向的前后左右上下方向一致。

31.請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供的一種實(shí)施例：一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，包括

以下步驟：

32.步驟一：對(duì)反應(yīng)物原料進(jìn)行準(zhǔn)備，包括鎳原料及鈷原料；

33.步驟二：對(duì)原料進(jìn)行配制，使鎳原料制備成鎳氨絡(luò)合氫氧化物溶液，其鎳質(zhì)量含量為20-150g/l；鈷原料制成鈷氨絡(luò)合氫氧化物溶液，其鈷質(zhì)量含量為10-150g/l，或根據(jù)三元前驅(qū)體的要求，按鎳鈷摩爾x:y比例，配置成鎳氨絡(luò)合氫氧化物與鈷氨絡(luò)合氫氧化物混合溶液；

34.步驟三：在反應(yīng)器內(nèi)加入步驟二中配制的原料，按鎳鈷摩爾比例為x:y，加入蒸汽進(jìn)行脫氨結(jié)晶反應(yīng)，控制溫度在60-150℃之間，絕壓在0.04-0.8mpa之間，在反應(yīng)過(guò)程，逐漸加入錳鹽，其中錳鹽可以是硫酸錳、氯化錳或硝酸錳的一種，其反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生以下反應(yīng)：

35.xni(nh3)6(oh)2+yco(nh3)6(oh)2+(1-x-y)mnso4+2(1-x-y)h2o——》nixcoymn1-x-y(oh)2↓+(8x+8y-2)nh3↑

+(1-x-y)(nh4)2so436.反應(yīng)時(shí)間約0.25-5.0個(gè)小時(shí)，得到目標(biāo)粒徑的鎳鈷錳三元前驅(qū)體粗產(chǎn)品；

37.步驟四：對(duì)步驟三中生成物進(jìn)行冷凝，使其回收利用；

38.步驟五：對(duì)步驟三中無(wú)法冷凝的生成物進(jìn)行吸收后排放；

39.步驟六：將步驟三反應(yīng)器內(nèi)的鎳鈷錳三元前驅(qū)體混合溶液排入陳化反應(yīng)器內(nèi)陳化，洗滌除雜，脫水、干燥、混批、篩分、除鐵、包裝，得到鎳鈷錳三元前驅(qū)體產(chǎn)品；

40.另外，在一個(gè)實(shí)施例中，該工藝也適用制備鎳鈷、鎳錳二元前驅(qū)體、鎳鈷鋁三元前驅(qū)體、鎳鈷錳鋁四元前驅(qū)體反應(yīng)；

41.另外，在一個(gè)實(shí)施例中，該工藝也適用制備碳酸鹽三元前驅(qū)體體系生產(chǎn)，具體反應(yīng)公式見(jiàn)下：

42.xni(nh3)6co3+yco(nh3)6co3+(1-x-y)mnso4+2(1-x-y)h2o——》nixcoymn1-x-yco3↓+(8x+8y-2)nh3↑

+(1-x-y)(nh4)2so443.反應(yīng)物也可加入10-50％的液堿，控制反應(yīng)器內(nèi)的ph在11-13之間，發(fā)生的反應(yīng)式為：

44.(1-x-y)(nh4)2so4+2(1-x-y)naoh——》(1-x-y)na2so4+2(1-x-y)nh3+2(1-x-y)h2o

45.反應(yīng)氣化產(chǎn)生的氨和水混合蒸汽去冷凝器冷凝成15-25％的氨水，回用去制備鎳鈷氨絡(luò)合溶液，無(wú)法冷凝的少量氨用硫酸或鹽酸吸收成銨鹽，無(wú)法被酸吸收的不凝氣體達(dá)標(biāo)排放。

46.另外，在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器和陳化反應(yīng)器可以是釜式反應(yīng)器(帶加熱夾套或盤(pán)管)，多釜串聯(lián)反應(yīng)器、臥式多級(jí)攪拌釜、結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔、管道反應(yīng)器、振蕩流管式反應(yīng)器、超重力連續(xù)反應(yīng)器、撞擊流連續(xù)反應(yīng)器的一種或幾種組合。

47.另外，在一個(gè)實(shí)施例中，過(guò)濾器為板框壓濾機(jī)、立式板框壓濾機(jī)、離心機(jī)、真空帶式過(guò)濾器、真空?qǐng)A盤(pán)脫水機(jī)、微孔過(guò)濾器、自動(dòng)反沖過(guò)濾器的一種或幾種組合。

48.以上所述，僅為發(fā)明的具體實(shí)施方式，但發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：對(duì)反應(yīng)物原料進(jìn)行準(zhǔn)備，包括鎳原料及鈷原料；步驟二：對(duì)原料進(jìn)行配制，使鎳原料制備成鎳氨絡(luò)合氫氧化物溶液，其鎳質(zhì)量含量為20-150g/l；鈷原料制成鈷氨絡(luò)合氫氧化物溶液，其鈷質(zhì)量含量為10-150g/l；步驟三：在反應(yīng)器內(nèi)加入步驟二中配制的原料，按鎳鈷摩爾比例為x:y，加入蒸汽進(jìn)行脫氨結(jié)晶反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程，逐漸加入錳鹽；步驟四：對(duì)步驟三中的生成物進(jìn)行分別處理a.反應(yīng)氣化產(chǎn)生的氨和水混合物去冷凝器冷凝成氨水回用；b.無(wú)法冷凝的少量氨用硫酸或鹽酸吸收后排放；步驟五：將步驟三反應(yīng)器內(nèi)的鎳鈷錳三元前驅(qū)體混合漿液排入陳化反應(yīng)器內(nèi)陳化，洗滌除雜，脫水、干燥、混批、篩分、除鐵、包裝，得到鎳鈷錳三元前驅(qū)體產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：步驟一中原料還可以根據(jù)三元前驅(qū)體的要求，按鎳鈷摩爾x:y比例，配置成鎳氨絡(luò)合氫氧化物與鈷氨絡(luò)合氫氧化物混合溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：步驟三中反應(yīng)控制溫度在60-150℃之間，絕壓在0.04-0.8mpa之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：步驟三中錳鹽可以是硫酸錳、氯化錳或硝酸錳的一種，使其發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間約0.25-5.0個(gè)小時(shí)，得到目標(biāo)粒徑的鎳鈷錳三元前驅(qū)體粗產(chǎn)品。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：本發(fā)明也適用制備鎳鈷、鎳錳二元前驅(qū)體、鎳鈷鋁三元前驅(qū)體、鎳鈷錳鋁四元前驅(qū)體反應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：本發(fā)明也適用制備碳酸鹽三元前驅(qū)體體系生產(chǎn)，其反應(yīng)物中可加入10-50％的液堿，控制反應(yīng)器內(nèi)的ph在11-13之間，反應(yīng)氣化產(chǎn)生的氨和水混合蒸汽去冷凝器冷凝成15-25％的氨水，回用去制備鎳鈷氨絡(luò)合溶液，無(wú)法冷凝的少量氨用硫酸或鹽酸吸收成銨鹽，無(wú)法被酸吸收的不凝氣體達(dá)標(biāo)排放。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：反應(yīng)器和陳化反應(yīng)器可以是釜式反應(yīng)器，多釜串聯(lián)反應(yīng)器、臥式多級(jí)攪拌釜、結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔、管道反應(yīng)器、振蕩流管式反應(yīng)器、超重力連續(xù)反應(yīng)器、撞擊流連續(xù)反應(yīng)器的一種或幾種組合，優(yōu)化工藝選用結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，其特征在于：過(guò)濾器為微孔過(guò)濾器、板框壓濾機(jī)、立式板框壓濾機(jī)、離心機(jī)、真空帶式過(guò)濾器、真空?qǐng)A盤(pán)脫水機(jī)、微孔過(guò)濾器、自動(dòng)反沖過(guò)濾器的一種或幾種組合。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體的綠色工藝，本發(fā)明涉及化工相關(guān)領(lǐng)域，包括對(duì)原料進(jìn)行配制，使鎳原料制備成鎳氨絡(luò)合氫氧化物溶液，鈷原料制成鈷氨絡(luò)合氫氧化物溶液，在反應(yīng)器內(nèi)加入步驟二中配制的原料，按鎳鈷摩爾比例為x:y，加入蒸汽進(jìn)行脫氨結(jié)晶反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程，逐漸加入錳鹽，本發(fā)明整個(gè)反應(yīng)無(wú)需加入液堿或加入只有常規(guī)工藝的10-20％的液堿，廢水中無(wú)硫酸鈉或總量只有常規(guī)的10-20％，極大的降低了生產(chǎn)的成本，本發(fā)明蒸氨結(jié)晶過(guò)程采用了結(jié)晶反應(yīng)汽提精餾塔進(jìn)行脫氨解絡(luò)結(jié)晶反應(yīng)，由于汽提脫氨塔的特性，使得反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)速率高，操作穩(wěn)定，單套設(shè)備產(chǎn)能大，極大的提高了生產(chǎn)效率。了生產(chǎn)效率。了生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李曉清

受保護(hù)的技術(shù)使用者：李曉清

技術(shù)研發(fā)日：2022.11.09

技術(shù)公布日：2023/2/3