[發明專利]鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料的浸出方法

無效

• 申請號: 201310736527.6
• 申請日: 2013-12-29
• 公開（公告）號: CN103757335A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 龍炳清;刁劍;曾凡蕓
• 申請（專利權）人: 四川師范大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B26/12;C22B15/00;C22B21/00;C22B47/00
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技術領域

?本發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

?鎳鈷錳酸鋰電池（正負極混合材料含的主要金屬元素為鎳、鈷、錳、鋰的電池）是一類新型電池，該電池使用報廢后將產生大量廢電池。由于這類電池含有大量重金屬，若棄入環境，將對環境產生很大的直接和潛在危害。鎳鈷錳酸鋰電池正負極混合材料主要含鎳、鈷、鋰、銅、鋁和錳，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鈷、鋰和銅的工藝主要有火法工藝和濕法工藝?；鸱üに嚨玫降漠a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、硝酸浸出法和混酸（硫酸加硝酸）浸出法。鹽酸浸出法，設備腐蝕大，酸霧產生量大而污染環境。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，而且會產生大量氮氧化物，污染環境。所有的濕法工藝都存在如何經濟地提高浸出速度、提高金屬浸出率、降低酸耗和其它輔料消耗的問題。雖然硝酸加工業純氧浸出法和混酸加工業純氧浸出法較好地解決了上述問題，但浸出設備較復雜，而且廢電池浸出所需工業純氧量不大，廢電池處理企業就地生產工業純氧自用不經濟，工業純氧的儲存、運輸和使用比較麻煩。開發設備腐蝕小、浸出速度快、浸出率高、酸耗和其它輔料消耗低、使用方便、基本無環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。

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發明內容

針對目前鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料浸出的問題，本發明的目的是尋找一種金屬浸出率高，浸出速度快，浸出率高，酸耗和其它輔料消耗低，使用方便，不用昂貴還原劑，基本無環境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并經焙燒預處理得到的正負極混合材料和≤1.5mm的玉米芯粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進行攪拌浸出。浸出結束后?進行液固分離，得到所需浸出溶液。反應溫度為50℃～80℃,?浸出的硫酸初始濃度為1mol/L～4mol/L,?硝酸的初始濃度為5g/L～10g/L?浸出時間為2h～4h，浸出過程進行攪拌，攪拌速度為30r/min～120r/min。硫酸加入量為加入反應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110%～140%。玉米芯粉的加入量以干基計為正負極混合材料中鎳、鈷和錳總質量的60%～75%。

???本發明的目的是這樣實現的：在密閉并有玉米芯粉和硝酸存在的條件下，硫酸浸出經焙燒預處理后的鎳鈷錳酸鋰廢電池正負極混合材料（材料中的金屬元素呈氧化物形態）時，浸出過程發生如下主要化學反應：

NiO?+?H₂SO₄?=?NiSO₄?+?H₂O

CuO?+?H₂SO₄?=?CuSO₄?+?H₂O

??????Al₂O₃?+?3H₂SO₄?=?Al₂(SO₄)₃?+?3H₂O

Li₂O?+?H₂SO₄?=?Li₂SO_4?+?H₂O

nC₆H₁₀O₅?+?nH₂SO₄?=n(C₅H₁₁O₅)HSO₄

??????n(C₅H₁₁O₅)HSO₄?+?nH₂O?=?nC₆H₁₂O₆?+?nH₂SO₄