一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，將廢舊多元鋰離子電池正極材料經(jīng)過分段焙燒、酸浸，先除去Al

Method for recovering valuable metal from waste multielement lithium ion battery

The present invention provides a method for recovering valuable metal from waste multielement lithium ion battery. The cathode material of waste multielement lithium ion battery is divided into sectional roasting and acid leaching to remove Al first

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法
本專利技術(shù)涉及廢舊鋰離子電池資源回收
，尤其涉及一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法。
技術(shù)介紹
鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、粘結(jié)劑、銅箔、鋁箔、電解質(zhì)等部分組成，具有安全性好、能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用在3C數(shù)碼、儲能、通信、電動汽車等領(lǐng)域。隨著手機(jī)、新能源汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，廢舊鋰離子電池的回收亟待解決。目前，市場上常見的正極材料包括LiCoO2、LiMnO4、LiNiMnO4、LiNiCoMnO2、LiNiCoAlO2、LiFePO4、LiMnFePO4等，含有豐富的Co、Ni、Mn、Li等有價金屬，含量遠(yuǎn)高于原生礦物品位。另外，原生鈷礦、鎳礦、錳礦、鋰礦礦物存在狀態(tài)復(fù)雜，提取工藝復(fù)雜且回收率低的問題。因此，對廢舊電池正極材料以及銅箔中有價金屬的回收利用，不僅有助于解決有價金屬資源短缺問題，還有助于實現(xiàn)鋰離子電池中材料元素的循環(huán)利用。因正極材料多種多樣，例如CN102676827A、CN102910607B、CN102881960B、CN105591171A以及CN105441682A所公開的電池有價金屬回收方法只針對LiNiCoMnO2、LiFePO4等單一正極材料，實際回收的廢舊鋰離子電池來源復(fù)雜，難以做到精確分類，實施過程可行性低，無法使用同樣的回收方法對不同組成的正極材料進(jìn)行有價金屬的回收。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，對不同種類的廢舊多元鋰離子電池都能夠?qū)崿F(xiàn)有價金屬的回收，且在保證有價金屬鋰、鎳、鈷、錳、銅高回收率的前提下，有效去除鋁、鐵等雜質(zhì)元素，確保產(chǎn)品品質(zhì)，產(chǎn)品附加值高，萃取原料可循環(huán)回收利用，經(jīng)濟(jì)性高。為了實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供以下技術(shù)方案：本專利技術(shù)提了一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，包括以下步驟：(1)將廢舊多元鋰離子電池正極材料分段焙燒，得到焙燒產(chǎn)物；(2)將所述步驟(1)得到的焙燒產(chǎn)物與過氧化氫和無機(jī)酸混合進(jìn)行酸浸，得到酸浸溶液；(3)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(2)得到的酸浸溶液的pH值至3～5除去Al3+和Fe3+，再采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)除去Al3+和Fe3+的酸浸溶液的pH值至7～9除去PO43-，得到除雜溶液；(4)采用無機(jī)酸調(diào)節(jié)所述步驟(3)得到除雜溶液的pH值至2～4，再進(jìn)行第一萃取，得到第一萃余液和含Cu有機(jī)相，所述第一萃余液包括Mn2+、Co2+、Ni2+、Li+和微量雜質(zhì)，所述微量雜質(zhì)包括Cu2+、Fe3+和Al3+；(5)采用無機(jī)酸和無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(4)得到的第一萃余液的pH值至2～2.5，再進(jìn)行第二萃取，得到第二萃余液和含雜質(zhì)的有機(jī)相，所述第二萃余液包括Mn2+、Co2+、Ni2+和Li+；(6)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(5)得到的第二萃余液的pH值至2.6～4，再進(jìn)行第三萃取，得到第三萃余液和含Mn有機(jī)相，所述第三萃余液包括Co2+、Ni2+和Li+；(7)采用無機(jī)酸和無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(6)得到的第三萃余液的pH值至4.5～5，再進(jìn)行第四萃取，得到第四萃余液和含Co有機(jī)相，所述第四萃余液包括Ni2+和Li+；采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述第四萃余液的pH值至5.1～5.5，再進(jìn)行第五次萃取，得到含Ni溶液和含Li溶液；(8)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(7)得到的含Li溶液的pH值至12～14，將得到的堿性含Li溶液與熱的飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)，得到Li2CO3；將所述含Ni溶液濃縮，得到NiSO4·6H2O。優(yōu)選地，所述步驟(1)中分段焙燒包括兩段焙燒，第一段焙燒在氮氣氣氛下進(jìn)行，第二段焙燒在氧氣氣氛下進(jìn)行。優(yōu)選地，所述兩段焙燒為：將廢舊多元鋰離子電池正極材料進(jìn)行第一段焙燒，所述第一段焙燒的溫度為300～500℃，所述第一段焙燒的時間為2～4h；將所述第一段焙燒的產(chǎn)物進(jìn)行第二段焙燒，得到焙燒產(chǎn)物，所述第二段焙燒的溫度為600～700℃，所述第二段焙燒的時間為3～6h。優(yōu)選地，所述步驟(2)中過氧化氫以雙氧水的形式加入，所述雙氧水的質(zhì)量濃度為10～30％，所述雙氧水和無機(jī)酸的總質(zhì)量與焙燒產(chǎn)物的質(zhì)量比為3～8:1。優(yōu)選地，所述步驟(4)中第一萃取用萃取劑包括二(2-乙基己基)磷酸、異辛基磷酸單異辛酯和高效銅萃取劑中的一種或幾種的混合物；所述步驟(5)中第二萃取用萃取劑為二(2-乙基己基)磷酸；所述步驟(6)中第三萃取用萃取劑和所述步驟(7)中第四萃取用萃取劑獨立地選自包括二(2-乙基己基)磷酸、異辛基磷酸單異辛酯、二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸和三烷基胺中的一種或幾種的混合物。優(yōu)選地，所述步驟(4)中除雜溶液的pH值調(diào)節(jié)為2.5～3.5。優(yōu)選地，所述步驟(6)中第二萃余液的pH值調(diào)節(jié)為3～3.5。優(yōu)選地，所述步驟(4)中第一萃取后還包括：將所述含Cu有機(jī)相經(jīng)酸洗和電解，得到金屬Cu。優(yōu)選地，所述步驟(6)中第三萃取后還包括：將所述含Mn有機(jī)相經(jīng)酸洗和濃縮，得到MnSO4·H2O。優(yōu)選地，所述步驟(7)中第四萃取后還包括：將所述含Co有機(jī)相經(jīng)酸洗和濃縮，得到CoSO4·7H2O。本專利技術(shù)提供了一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，將廢舊多元鋰離子電池正極材料分段焙燒后與過氧化氫和無機(jī)酸混合酸浸，將酸浸溶液的pH值調(diào)節(jié)至3～5除去Al3+和Fe3+，再將溶液的pH值調(diào)節(jié)至7～9除去PO43-得到除雜溶液，將除雜溶液的pH值調(diào)節(jié)至2～4進(jìn)行第一萃取，得到包括錳、鈷、鎳、鋰金屬元素的第一萃余液和微量雜質(zhì)銅、鐵和鋁元素，將第一萃余液的pH值調(diào)節(jié)至2～2.5進(jìn)行第二萃取，得到包括錳、鈷、鎳、鋰金屬元素的第二萃余液，將第二萃余液的pH值調(diào)節(jié)至2.6～4進(jìn)行第三萃取，得到包括鈷、鎳、鋰金屬元素的第三萃余液，將第三萃余液的pH值調(diào)節(jié)至4.5～5進(jìn)行第四萃取，得到包括鎳、鋰金屬元素的第四萃余液，將第四萃余液的pH值調(diào)節(jié)至5.1～5.5，再進(jìn)行第五次萃取，得到含Ni溶液和含Li溶液，將所述含Ni溶液濃縮，得到NiSO4·6H2O，將含Li溶液的pH值調(diào)節(jié)至12～14后與熱的飽和碳酸鈉溶液混合，得到Li2CO3。本專利技術(shù)提供的回收方法對不同種類的廢舊多元鋰離子電池都能夠?qū)崿F(xiàn)有價金屬的回收，且在保證有價金屬鋰、鎳、鈷、錳、銅高回收率的前提下，有效去除鋁、鐵等雜質(zhì)元素，確保產(chǎn)品品質(zhì)，產(chǎn)品附加值高，其中Cu、Mn和Li的回收率都大于95％，Co和Ni的回收率大于96％，Cu回收率高達(dá)96.23％、Mn回收率高達(dá)96.43％、Co回收率高達(dá)96.73％、Ni的回收率高達(dá)97.56％、Li回收率高達(dá)95.94％，且萃取原料可循環(huán)回收利用，經(jīng)濟(jì)性高，且使用的原料、設(shè)備簡單，工藝環(huán)保，簡單易于控制。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本專利技術(shù)從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的流程圖。具體實施方式本專利技術(shù)提供了一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，包括以下步驟：(1)將廢舊多元鋰離子電池正極材料分段焙燒，得到焙燒產(chǎn)物；(2)將所述步驟(1)得到的焙燒產(chǎn)物與過氧化氫和無機(jī)酸混合進(jìn)行酸浸，得到酸浸溶液；(3)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(2)得到的酸浸溶液的p本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，包括以下步驟：(1)將廢舊多元鋰離子電池正極材料分段焙燒，得到焙燒產(chǎn)物；(2)將所述步驟(1)得到的焙燒產(chǎn)物與過氧化氫和無機(jī)酸混合進(jìn)行酸浸，得到酸浸溶液；(3)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(2)得到的酸浸溶液的pH值至3～5除去Al

【技術(shù)特征摘要】
1.一種從廢舊多元鋰離子電池中回收有價金屬的方法，包括以下步驟：(1)將廢舊多元鋰離子電池正極材料分段焙燒，得到焙燒產(chǎn)物；(2)將所述步驟(1)得到的焙燒產(chǎn)物與過氧化氫和無機(jī)酸混合進(jìn)行酸浸，得到酸浸溶液；(3)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(2)得到的酸浸溶液的pH值至3～5除去Al3+和Fe3+，再繼續(xù)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)溶液的pH值至7～9除去PO43-，得到除雜溶液；(4)采用無機(jī)酸調(diào)節(jié)所述步驟(3)得到除雜溶液的pH值至2～4，再進(jìn)行第一萃取，得到第一萃余液和含Cu有機(jī)相，所述第一萃余液包括Mn2+、Co2+、Ni2+、Li+和微量雜質(zhì)，所述微量雜質(zhì)包括Cu2+、Fe3+和Al3+；(5)采用無機(jī)酸和無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(4)得到的第一萃余液的pH值至2～2.5，再進(jìn)行第二萃取，得到第二萃余液和含雜質(zhì)的有機(jī)相，所述第二萃余液包括Mn2+、Co2+、Ni2+和Li+；(6)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(5)得到的第二萃余液的pH值至2.6～4，再進(jìn)行第三萃取，得到第三萃余液和含Mn有機(jī)相，所述第三萃余液包括Co2+、Ni2+和Li+；(7)采用無機(jī)酸和無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(6)得到的第三萃余液的pH值至4.5～5，再進(jìn)行第四萃取，得到第四萃余液和含Co有機(jī)相，所述第四萃余液包括Ni2+和Li+；采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述第四萃余液的pH值至5.1～5.5，再進(jìn)行第五次萃取，得到含Ni溶液和含Li溶液；(8)采用無機(jī)堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所述步驟(7)得到的含Li溶液的pH值至12～14，將得到的堿性含Li溶液與熱的飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)，得到Li2CO3；將所述含Ni溶液濃縮，得到NiSO4·6H2O。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中分段焙燒包括兩段焙燒，第一段...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李小康，彭光懷，郭華斌，陳麗萍，
申請(專利權(quán))人：贛南師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江西,36