[發(fā)明專利]鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的浸出方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910059709.8
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101619394A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍炳清;魏濤;龍怡;舒曼;孫彥君;曾偉
• 申請（專利權(quán)）人: 四川師范大學(xué)
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B3/06;C22B3/08;C22B23/00;C22B26/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的一種浸出方法。

背景技術(shù)

鎳鈷錳酸鋰電池(正極材料含的主要金屬元素為鎳、鈷、錳、鋰的電池)是新型電池，該電池使用報廢后將產(chǎn)生大量廢電池。由于這類電池含有大量重金屬，若棄入環(huán)境，將對環(huán)境產(chǎn)生很大的直接和潛在危害。鎳鈷錳酸鋰正負極混合材料主要含鎳、鈷、鋰、銅、鋁和錳等，其中鎳、鈷和鋰的總含量高達50％以上，很具回收價值。目前從鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料中回收鎳、鈷和鋰的工藝主要有火法工藝和濕法工藝。火法工藝得到的產(chǎn)品為合金材料，很難獲得較純的鎳、鈷和鋰。濕法工藝比較容易得到較純的鎳、鈷和鋰。浸出是濕法工藝中必不可少的一個過程。目前鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的浸出方法主要有鹽酸浸出法、硫酸浸出法和硝酸浸出法。鹽酸浸出法，設(shè)備腐蝕大，酸霧產(chǎn)生量大而污染環(huán)境。硫酸浸出法消耗較昂貴的氧化劑(如雙氧水等)。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會產(chǎn)生大量氮氧化物，污染環(huán)境。開發(fā)設(shè)備腐蝕小、成本低、基本無環(huán)境污染的鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的浸出方法具有較大實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料浸出的問題，本發(fā)明的目的是尋找一種不用昂貴氧化劑，基本無氮氧化物污染的鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的浸出方法，其特征在于將從鎳鈷錳酸鋰廢電池中分離出的正負極混合材料(包括通過人工或機械分離出的初級正負極混合材料、初級正負極混合材料經(jīng)破碎和球磨或棒磨得到的正負極混合粉體材料、初級正負極混合材料或正負極混合粉體材料經(jīng)焙燒等預(yù)處理得到的較純凈的正負極混合材料)放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進行鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的浸出，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到所需浸出溶液。浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始濃度為1～5mol/L，硝酸初始濃度為5～20g/L，反應(yīng)時間為1～5小時，反應(yīng)過程進行攪拌，攪拌速度30～100r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正負極混合材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101～200％。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料(材料中的鎳呈金屬和氧化物兩種形態(tài)，鈷、鋰和錳可以認為呈氧化物形態(tài)，銅和鋁主要呈金屬形態(tài))時，部分金屬鎳生成硫酸亞鎳的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

Ni+2HNO₃+H₂SO₄＝NiSO₄+2NO₂+2H₂O

3Ni+2HNO₃+3H₂SO₄＝3NiSO₄+2NO+4H₂O

2NO+O₂＝2NO₂

3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

總反應(yīng)為：

2Ni+2H₂SO₄+O₂＝2NiSO₄+2H₂O

在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料時，部分金屬鎳生成硫酸鎳的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：

2Ni+6HNO₃+3H₂SO₄＝Ni₂(SO₄)₃+6NO₂+6H₂O

2Ni+2HNO₃+3H₂SO₄＝Ni₂(SO₄)₃+2NO+4H₂O

2NO+O₂＝2NO₂

3NO₂+H₂O＝2HNO₃+NO

總反應(yīng)為：

4Ni+6H₂SO₄+3O₂＝2Ni₂(SO₄)₃+6H₂O