Purification and impurity uptake of hydrated Nickel sulfate salts from aqueous solution with common process impurities

Abstract

Nikkelsulfat salter er en av komponentene som brukes i katoden av moderne Lithium-ion batterier i elektriske biler. Batterigrad nikkelsulfat salter er rengjort og separert via krystallisasjon. Glencore Nikkelverk AS produserer allerede tusenvis av tonn med Nikkel metall hvert år men ser på å produsere nikkelsulfat salter fra en sidestrøm. Krystallisasjon i en industriell sammenheng vil alltid ha urenheter til stedet. Atferden til urenheter i vandig løsning er veldig viktig når en skal krystallisere nikkelsulfat. I dette arbeidet er krystallisasjon gjort i en batch reaktor fulgt av filtrering gjennom en Büchner trakt ved høy og lav krystallisasjons temperatur. Prøver av ferdige krystaller og filterkaker er blitt analysert for urenhetsinnhold og komposisjon av ICP-MS og XRD. Overflate karakteristikk og krystall vane ble undersøkt i SEM. Delvis oppløsning ble brukt som en metode for å rengjøre nikkelsulfat krystaller. I delvis oppløsningsmetoden ble den ytterste delen av krystallen fjernet ved filtrering. Målet av dette var å undersøke om konsentrasjonen av urenheter var jevnt spredt i krystallmassen eller konsentrert i en viss plass. Konsentrasjonene brukt er ikke representative av komposisjonen av feedstocken brukt hos Glencore Nikkelverk AS. I stedet for er konsentrasjonene en generell innfallsvinkel på atferden til urenhetene i vandig løsning med nikkelsulfat. Konsentrasjonene brukt er 3, 5 og 10 g/kg av løsning av vanlige prosess urenheter som Natrium, Klor og Magnesium. Magnesium ionet senket løseligheten mest og hadde høyest opptak i nikkelsulfat krystallene. Klor og Natrium økte begge løseligheten og hadde svært lavt opptak til nikkelsulfat.