科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛平
“項(xiàng)目的運(yùn)行將實(shí)現(xiàn)我國高鎳三元鋰電前驅(qū)體材料的短流程、低成本、綠色化制備。”日前，“紅土鎳礦制備鎳基新材料技術(shù)及工程示范”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人中科院過程工程研究所研究員曲景奎告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
鎳作為我國重要的戰(zhàn)略資源，近年來需求量不斷提高，價(jià)格也持續(xù)走高。但是目前我國鎳需求的近一半需要依靠進(jìn)口；隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來鎳、鈷等制備動(dòng)力電池的必要原材料需求量將保持持續(xù)快速增長。
該項(xiàng)目屬于中國科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（STS計(jì)劃）重點(diǎn)支持的項(xiàng)目。項(xiàng)目承擔(dān)單位為中國科學(xué)院過程工程研究所，項(xiàng)目參加單位有中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所、中國科學(xué)院沈陽金屬研究所、杭州中昊科技有限公司和河北中科同創(chuàng)道格賽爾新材料科技有限公司。“項(xiàng)目以鎳基礦物為原料，經(jīng)常壓浸出工藝，將得到的鎳鈷錳溶液制備成NCM三元鋰電池正極前驅(qū)體材料和高純鎳、硫酸鎳、硫酸鈷、金屬鈷、氫氧化鎳等產(chǎn)品。”曲景奎介紹。
中國科學(xué)院過程工程研究所與衡水市高新區(qū)合作，自2018年5月份開始，鎳基新材料項(xiàng)目先后完成了項(xiàng)目立項(xiàng)、土建和工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備調(diào)研及采購、百噸級(jí)擴(kuò)試實(shí)驗(yàn)、土建施工、設(shè)備安裝等，2019年4月投料試車并打通工藝流程，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，生產(chǎn)的金屬鎳板、金屬鈷板、三元材料、單晶高溫合金等已得到國家權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證達(dá)到相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。
“項(xiàng)目采用的濕法冶金工藝相較于傳統(tǒng)火法工藝具有投資少、成本低、流程短和過程清潔等優(yōu)點(diǎn)，且無三廢排放，新工藝較傳統(tǒng)工藝成本降低20%。隨著全世界鎳金屬需求量不斷增大，可以利用低品位礦石生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的新工藝保障我國鎳金屬供應(yīng)。”曲景奎說。
“該中試項(xiàng)目用時(shí)26天打通了工藝流程，反應(yīng)溫度由120℃優(yōu)化至105℃，鎳回收率從65%提高到91%，鈷回收率最終達(dá)到85%，并保持全流程連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行兩個(gè)月以上。中試運(yùn)行成功后，將啟動(dòng)年處理50萬噸紅土鎳礦制備鎳基新材料項(xiàng)目的融資、可研編制和工藝設(shè)計(jì)、環(huán)評(píng)、安評(píng)等項(xiàng)工作，預(yù)計(jì)2022年建成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值近16億元，利稅5億元。”曲景奎說。
8月30日，該項(xiàng)目通過了中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展局在河北衡水組織的“紅土鎳礦制備鎳基新材料技術(shù)及工程示范”項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)檢查。9月12日，該項(xiàng)目完成了由中國科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展局在北京組織的項(xiàng)目總體驗(yàn)收，由清華大學(xué)教授徐盛明、北京科技大學(xué)教授馮強(qiáng)、北京有色金屬研究總院高級(jí)工程師宋永勝、中國化工資產(chǎn)管理有限公司副總經(jīng)理張皓等8位專家組成的專家組認(rèn)為：由本項(xiàng)目三元前驅(qū)體制備的三元材料性能良好，其0.2C放電容量達(dá)到190mAh/g；制備了純度分別達(dá)到99.99%的金屬鎳和99.98%的金屬鈷；金屬鎳用于制備母合金，純凈化冶煉后氧、氮、硫含量分別控制在9ppm、5ppm和小于5ppm；單晶合金在980℃/248MPa條件下的持久壽命超過45小時(shí)。
