本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法，該方法旨在解決現(xiàn)今單獨(dú)處理廢舊鋰電池的正極材料會在一定程度上污染環(huán)境，并且處理成本高，而單獨(dú)處理鋁鎳鈷廢磁鋼又效率低，而且耗時較長，并且具有一定的危險性，同時也容易導(dǎo)致環(huán)境污染的技術(shù)問題。該方法通過多級磨浸耦合浸出的方式，結(jié)合特定比例的耦合配料以及相應(yīng)的固液分離，從而實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池正極與鋁鎳鈷廢磁鋼中鈷銅鎳鋰錳等有價元素的高效綜合回收，并且利用研磨與浸出的耦合，使其具有工藝流程短、回收率高、處理成本低等特點(diǎn)，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙重效益。
A method of continuous grinding leaching with short process and double coupling
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法
本專利技術(shù)屬于含鎳鈷等有價金屬廢料的回收領(lǐng)域，具體屬于一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法。
技術(shù)介紹
目前，隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，廢舊鋰電池的數(shù)量也越來越多，預(yù)期2020年前后，我國僅純電動乘用車和混合動力乘用車動力電池的累計(jì)報廢量就將達(dá)到12～17萬噸。其中，廢舊鋰電池的三元正極材料含有較高價值的鎳、鈷、鋰、錳等元素，因此非常有必要進(jìn)行回收利用，但這些元素在硫酸溶液中卻很難被浸出，所以通常會加入亞硫酸鈉、二氧化硫、雙氧水等還原劑，使這些高價態(tài)的元素還原為低價態(tài)進(jìn)入溶液，從而達(dá)到浸出的目的。廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院的施麗華老師發(fā)表了文章《從廢舊三元鋰離子電池中回收有價金屬的新工藝研究》，其公開了一種采用H2SO4-Na2SO3從廢電池粉料中浸出有價金屬的方法；而中國有色金屬學(xué)報上也刊登了陳亮等老師發(fā)表的文章《從廢舊三元鋰離子電池中分離回收鈷鎳錳》，其公開了一種將分離的廢電池活性物質(zhì)用H2SO4-H2O2進(jìn)行浸出，再回收鈷、鎳、錳等金屬元素的方法。這兩種方法雖然都分別具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但前一種方法需要加入Na2SO3，因此會產(chǎn)生SO2，而SO2又會污染環(huán)境，而后一種方法則需要加入雙氧水，雙氧水又會對設(shè)備產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕，并且這種方式處理成本高。鋁鎳鈷磁鋼是一種歷史悠久、性能優(yōu)異的永磁材料，鋁鎳鈷磁鋼主要用于儀表、航空儀器、流量計(jì)等，而中國是世界上主要的磁性材料生產(chǎn)國，鋁鎳鈷磁鋼年銷售量在5000～6000噸之間。鋁鎳鈷廢磁鋼是指使用一定時限后的報廢料或者在生產(chǎn)加工磁鋼過程中產(chǎn)生的邊角料等，其主要含有金屬態(tài)的Co、Ni、Fe、Cu等元素，有很高的回收利用價值。中國有色金屬學(xué)報上刊登了蔡傳算等發(fā)表的文章《含鈷高溫合金廢料的綜合利用》，其公開了一種用硫酸在鼓風(fēng)條件下，將廢合金中的Co、Cu、Ni轉(zhuǎn)入溶液的方法；而金屬再生上也刊登了姚洪等發(fā)表的文章《處理廢可伐合金新工藝的研究》，其公開了一種采用硝酸作為浸出劑處理廢鐵鎳鈷系可伐合金的方法。這兩種方法雖然都分別具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但前一種方法通過鼓風(fēng)使Fe2+氧化為Fe3+，在實(shí)際操作中效率并不高，而且耗用時間長，并且金屬與酸反應(yīng)又會生成氫氣，具有爆炸的風(fēng)險；而后一種方法中濃硝酸在浸出過程中有產(chǎn)生NOx(即黃煙)，并且該氣體極易逸出，從而容易導(dǎo)致污染環(huán)境。鋁鎳鈷廢磁鋼通常是有磁性的，其表面磁場約0.1～0.5T，因此對鋁鎳鈷廢磁鋼回收處理前需要進(jìn)行退磁處理，這樣可以避免廢磁鋼顆粒或粉末因磁性聚集在一起，從而提高浸出速度。針對永磁體的退磁方法，常用的有高溫退磁和反向磁場退磁，如果采用高溫退磁，將其加熱到超過鋁鎳鈷的居里點(diǎn)(約為860℃)時即可完全退磁，因此這種方法能耗較高；而如果采用反向磁場退磁，退磁成本較低，但這種方法退磁不完全，處理后仍會帶有一定的弱磁，破碎后的顆粒或粉末仍然會聚集在一起，對提高浸出速度的效果有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(1)要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法，該方法旨在解決現(xiàn)今單獨(dú)處理廢舊鋰電池的正極材料會在一定程度上污染環(huán)境，并且處理成本高，而單獨(dú)處理鋁鎳鈷廢磁鋼又效率低，而且耗時較長，并且具有一定的危險性，同時也容易導(dǎo)致環(huán)境污染的技術(shù)問題。該方法通過突破性的工藝調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了廢舊鋰電池正極與鋁鎳鈷廢磁鋼中鈷銅鎳鋰錳等有價元素的高效綜合回收，并且利用研磨與浸出的耦合，使其具有工藝流程短、回收率高、處理成本低等特點(diǎn)，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保雙重效益。(2)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了這樣一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法，具體步驟為：步驟一、耦合配料；按摩爾比計(jì)算，根據(jù)鋰電池正極廢料中[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)]與鋁鎳鈷廢磁鋼中[n(Fe)×3+n(Al)×3+n(Ni)×2+n(Co)×2+n(Cu)×2]的比為0.6～0.9∶1進(jìn)行配料；本步驟中采用氧化－還原閉路循環(huán)耦合法進(jìn)行配料，從而利用鋁鎳鈷廢磁鋼的還原性與鋰電池正極廢料的氧化性，將兩種廢料耦合成氧化－還原閉路循環(huán)反應(yīng)，使其無需再添加還原劑、氧化劑，進(jìn)而促進(jìn)浸出反應(yīng)的流暢進(jìn)行。鋰電池正極廢料為市售的粉末狀物質(zhì)，主要成分為鎳鈷錳酸鋰或/和鈷酸鋰，分子式可表示為Li(Ni1-x-yCoxMny)O2，其中0≤x、y、x+y≤1，當(dāng)x＝1、y＝0時，即為LiCoO2。而鋁鎳鈷廢磁鋼為有磁性的塊狀合金或邊角料，含金屬態(tài)的Co、Ni、Fe、Cu等元素。步驟二、多級磨浸耦合浸出；將耦合的鋰電池正極廢料與鋁鎳鈷廢磁鋼和硫酸溶液持續(xù)加入到多級研磨機(jī)中進(jìn)行連續(xù)研磨，并且在研磨的同時進(jìn)行浸出，控制連續(xù)研磨浸出的溫度為60～90℃，控制連續(xù)研磨浸出的液固質(zhì)量比為3～10∶1，同時將研磨浸出體系的pH值控制為1.0～1.5，控制每級研磨的時間為0.5～1.5h，控制每級研磨的球料比為3～5：1；本步驟中采用多級磨浸耦合浸出，即采用研磨與浸出的耦合技術(shù)和連續(xù)化操作的技術(shù)，從而達(dá)到了快速浸出的目的。在連續(xù)研磨浸出過程中，利用機(jī)械碰撞和浸出液的化學(xué)作用，可破壞鋁鎳鈷的晶體結(jié)構(gòu)，使廢磁鋼退磁，同時將機(jī)械活化與酸解反應(yīng)結(jié)合在一起，使其具有磨浸耦合反應(yīng)的特點(diǎn)，提高了鋁鎳鈷廢磁鋼和鋰電池正極廢料的浸出速度。關(guān)于多級連續(xù)研磨浸出，在實(shí)際操作中，即第一級研磨機(jī)出口與第二級研磨機(jī)入口相連，第二級研磨機(jī)出口與第三級研磨機(jī)入口相連，以此類推，并且最后一級研磨機(jī)出口可將研磨好的料漿持續(xù)轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)槽。在實(shí)際操作中，進(jìn)行多級連續(xù)研磨浸出的研磨桶可采用耐腐蝕性強(qiáng)的316L不銹鋼材質(zhì)。優(yōu)選地，在步驟二中，進(jìn)行多級連續(xù)研磨浸出的研磨球采用陶瓷材料，并且使多級連續(xù)研磨浸出的研磨球直徑逐級減小。多級連續(xù)研磨浸出的研磨球采用陶瓷材料可最好地保證鋰電池正極廢料與鋁鎳鈷廢磁鋼的研磨效果，并且使多級連續(xù)研磨浸出的研磨球直徑逐級減小，可以使料漿越來越細(xì)，浸出速度越來越快。進(jìn)一步的，在步驟二中，進(jìn)行多級連續(xù)研磨浸出為三級連續(xù)研磨浸出。這樣進(jìn)行研磨浸出的效率最適合實(shí)際操作。再進(jìn)一步的，在步驟二中，進(jìn)行三級連續(xù)研磨浸出中控制第一級研磨球的直徑為20～30mm，第二級研磨球的直徑為15～20mm，第三級研磨球的直徑為10～15mm。這樣可最大限度地提升三級連續(xù)研磨浸出的效率。步驟三、固液分離；對多級磨浸耦合浸出的混合液進(jìn)行固液分離，濾液即為浸取得到的有價金屬元素的回收溶液。優(yōu)選地，在步驟三中，對混合液進(jìn)行固液分離的濾渣返回至步驟二中再使用。這樣可以進(jìn)一步提高廢料回收的利用率。濾液中即含Co2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Li+等有價金屬元素，從而實(shí)現(xiàn)了有價金屬元素的綜合回收，該濾液可直接進(jìn)入除雜、萃取分離等工序，實(shí)現(xiàn)有價金屬的綜合回收。在步驟一中，兩種原料按摩爾比[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)](鋰電池正極廢料)∶[n(Fe)×3+n(Al)×3+n(Ni)×2+n(Co)×2+n(Cu)×2](鋁鎳鈷廢磁鋼)＝0.6～0.9進(jìn)行配料，其本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法，其特征在于，具體步驟為：/n步驟一、耦合配料；按摩爾比計(jì)算，根據(jù)鋰電池正極廢料中[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)]與鋁鎳鈷廢磁鋼中[n(Fe)×3+n(Al)×3+n(Ni)×2+n(Co)×2+n(Cu)×2]的比為0.6～0.9∶1進(jìn)行配料；/n步驟二、多級磨浸耦合浸出；將耦合的鋰電池正極廢料與鋁鎳鈷廢磁鋼和硫酸溶液持續(xù)加入到多級研磨機(jī)中進(jìn)行連續(xù)研磨，并且在研磨的同時進(jìn)行浸出，控制連續(xù)研磨浸出的溫度為60～90℃，控制連續(xù)研磨浸出的液固質(zhì)量比為3～10∶1，同時將研磨浸出體系的pH值控制為1.0～1.5，控制每級研磨的時間為0.5～1.5h，控制每級研磨的球料比為3～5∶1；/n步驟三、固液分離；對多級磨浸耦合浸出的混合液進(jìn)行固液分離，濾液即為浸取得到的有價金屬元素的回收溶液。/n
【技術(shù)特征摘要】
1.一種短流程雙耦合進(jìn)行連續(xù)研磨浸取的方法，其特征在于，具體步驟為：
步驟一、耦合配料；按摩爾比計(jì)算，根據(jù)鋰電池正極廢料中[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)]與鋁鎳鈷廢磁鋼中[n(Fe)×3+n(Al)×3+n(Ni)×2+n(Co)×2+n(Cu)×2]的比為0.6～0.9∶1進(jìn)行配料；
步驟二、多級磨浸耦合浸出；將耦合的鋰電池正極廢料與鋁鎳鈷廢磁鋼和硫酸溶液持續(xù)加入到多級研磨機(jī)中進(jìn)行連續(xù)研磨，并且在研磨的同時進(jìn)行浸出，控制連續(xù)研磨浸出的溫度為60～90℃，控制連續(xù)研磨浸出的液固質(zhì)量比為3～10∶1，同時將研磨浸出體系的pH值控制為1.0～1.5，控制每級研磨的時間為0.5～1.5h，控制每級研磨的球料比為3～5∶1；
步驟三、固液分離；對多級磨浸耦合浸出的混合液進(jìn)行固液分離，濾液即為浸取得到的有價金屬元素的回收溶液。<...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熊以俊，許用華，董皓誠，黃仁如，
申請(專利權(quán))人：贛州逸豪優(yōu)美科實(shí)業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江西;36
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