[發明專利]鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法

無效

• 申請號: 201310736635.3
• 申請日: 2013-12-29
• 公開（公告）號: CN103667723A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 龍炳清;林春;李貴
• 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;C22B15/00;C22B26/12;C22B21/00;C22B47/00;C22B3/06
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技術領域

本發明涉及鈷酸鋰廢電池正極材料的一種浸出方法。

背景技術

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。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有效地消除此類原料中有機聚合物對金屬和金屬氧化物的包裹作用，提高金屬浸出率的問題。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、浸出率高、成本低、使用方便、基本無環境污染的鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法具有較大實用價值。

發明內容

針對目前鈷酸鋰廢電池正極材料浸出的問題，本發明的目的是尋找一種硝酸消耗量低，基本無氮氧化物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正極材料（包括通過人工或機械分離出的初級正極材料、初級正極材料經破碎和球磨或棒磨得到的正極粉體材料、初級正極材料或正極粉體材料經焙燒等預處理得到的較純凈的正極材料）和磨細的軟錳礦放入耐壓和耐硝酸腐蝕的容器中，并將硝酸泵入該容器，然后密封容器，進行鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出，浸出結束后?進行液固分離，得到所需浸出溶液。浸出溫度為40℃～80℃，浸出的硝酸初始濃度為1mol/L～6mol/L,?浸出時間為1h～3h，浸出過程進行攪拌，攪拌速度30?r/min～100r/min。硝酸加入量為加入反應容器的正極材料和軟錳礦中全部金屬浸出的硝酸理論消耗量的101～130%。所用軟錳礦的MnO₂含量≥40%，粒徑≤180目。軟錳礦的加入量以MnO₂計為氧化正極材料中全部金屬態金屬所需理論量的100%～110%。

???本發明的目的是這樣實現的：在密閉和軟錳礦存在的條件下,硝酸浸出了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，銅和鋁主要呈金屬形態）時，金屬銅生成硝酸銅的過程發生如下化學反應：

???????Cu?+?4HNO₃?=?Cu(NO₃)₂?+?2NO₂?+?2H₂O

???????3Cu?+?8HNO₃?=?3Cu(HNO₃)₂?+?2NO?+?4H₂O

???????NO?+?MnO₂?+2HNO_3?=?NO₂?+?Mn(NO₃)₂?+H₂O?

???????3NO₂?+?H₂O?=?2HNO₃?+?NO

???????2NO?+?3MnO₂?+?4HNO₃?=?3Mn(NO₃)_2?+?2H₂O

???????2NO₂?+?MnO₂?=?Mn(NO₃)₂

總反應為：

???????Cu?+?4HNO₃?+?MnO₂?=?Cu(NO₃)₂?+?Mn(NO₃)₂?+?2H₂O

在密閉和軟錳礦存在的條件下,硝酸浸出了鈷酸鋰廢電池正極材料時，金屬鋁生成硝酸鋁的過程發生如下化學反應：