[發(fā)明專利]鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310736563.2
• 申請日: 2013-12-29
• 公開（公告）號: CN103757366A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍炳清;萬旭;陳俊
• 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;C22B15/00;C22B21/00;C22B23/00;C22B26/12
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技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及鈷酸鋰廢電池正極材料的一種浸出方法。

背景技術(shù)

鈷酸鋰電池是一類廣泛使用的電池，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。鈷酸鋰廢電池正極材料主要含鈷、鋰、銅和鋁，其中鈷、鋰和銅三者的總含量大于60%，很具回收價值。目前從鈷酸鋰廢電池正極材料中回收鈷、鋰和銅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，很難獲得較純的鈷、鋰和銅。濕法工藝比較容易得到較純的鈷、鋰和銅。浸出是濕法工藝中必不可少的一個過程。目前鈷酸鋰廢電池正極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(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還原劑（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。所有的濕法工藝都存在如何經(jīng)濟(jì)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(yè)純氧浸出法和混酸加工業(yè)純氧浸出法較好地解決了上述問題，但浸出設(shè)備較復(fù)雜，而且廢電池浸出所需工業(yè)純氧量不大，廢電池處理企業(yè)就地生產(chǎn)工業(yè)純氧自用不經(jīng)濟(jì)，工業(yè)純氧的儲存、運(yùn)輸和使用比較麻煩。開發(fā)設(shè)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(huán)境污染的鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法具有較大實(shí)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前鈷酸鋰廢電池正極材料浸出的問題，本發(fā)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(huán)境污染的鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法，其特征在于將從鈷酸鋰廢電池中分離出的并經(jīng)焙燒預(yù)處理得到的正極材料和≤1.5mm的茅草粉加入耐壓、耐硫酸和硝酸腐蝕的反應(yīng)釜中，加入硫酸和硝酸的混合溶液，并在密閉條件下進(jìn)行攪拌浸出。浸出結(jié)束后?進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液。反應(yīng)溫度為60℃～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(jìn)行攪拌，攪拌速度為30r/min～120r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的110%～140%。茅草粉的加入量以干基計(jì)為正極材料中LiCoO₂質(zhì)量的90%～120%。

???本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：在密閉并有茅草粉和硝酸存在的條件下，硫酸浸出經(jīng)焙燒預(yù)處理后的鈷酸鋰廢電池正極材料（材料中的鈷和鋰以鈷酸鋰形式存在，銅和鋁主要呈金屬氧化物形態(tài)）時，浸出過程發(fā)生如下主要化學(xué)反應(yīng)：

???????CuO?+?H₂SO₄?=?CuSO₄?+?H₂O

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

nC₆H₁₀O₅?+?nH₂SO₄?=n(C₅H₁₁O₅)HSO₄

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

???????C₆H₁₂O₆?+?8HNO₃?=?8NO?+?6CO₂?+?10H₂O

???????nC₆H₁₀O₅?+?8nHNO₃?=?8nNO?+?6nCO₂?+?9nH₂O