[發明專利]一種從廢鋰離子電池材料中回收鈷和鋰的方法

有效

• 申請號: 201610533302.4
• 申請日: 2016-07-08
• 公開（公告）號: CN105907989B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 朱華麗;陳召勇
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22B26/12;C22B7/00;B22F9/30;H01M10/54
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技術領域

本發明涉及廢電池材料回收技術領域，尤其涉及一種從廢鋰離子電池材料中回收鈷和鋰的方法。

背景技術

鋰離子電池是一種電化學性能好、能量高及安全無公害的可充電電池，其發展速度極快，在各行各業都得到了廣泛的應用，其回收利用也受到極大的關注。

目前，對廢鋰離子電池材料的回收主要是對有價金屬鈷和鋰的回收，其回收過程主要包括廢電池材料的拆分粉碎，各部分的分離和有價金屬的富集。回收方法主要分為兩種：火法冶金法和濕法冶金法。火法冶金法是直接采用高溫處理的方法破除塑料外殼和金屬外殼，而后使用浮選、沉淀等方法得到金屬化合物。濕法冶金法先使用機械方法破除塑料、金屬外殼，而后采取浸出、沉淀、離子交換、萃取等方法得到金屬化合物。

發明內容

本發明為了解決現有技術的問題，提供了一種從廢鋰離子電池材料中回收鈷和鋰的方法。該方法工藝簡單、鈷和鋰回收率高。

本發明所述的一種從廢鋰離子電池材料中回收鈷和鋰的方法，其特征在于，步驟如下：

（1）將廢鋰離子電池材料充分放電，置于高溫焙燒爐中經熱處理去除粘結劑，高溫焙燒爐溫度為460～560℃，熱處理時間為1.5～2h，剝離掉鋁片，破碎機破碎，然后通過浮選得到含鈷酸鋰的顆粒；

（2）將步驟（1）得到的含鈷酸鋰的顆粒用1～3mol/L的硫酸溶液和0.7～1.0mol/L的硫代硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為25～40kHz，超聲波功率為120～200W，浸出溫度為80～90℃，浸出時間為3～6h，攪拌速率為100～200r/min，其中，硫酸溶液和硫代硫酸鈉溶液的體積比為1～4：1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；

（3）將步驟（2）得到的含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到4～6，加入硫化鈉沉淀浸出液中的銅、鎳和鋁，反應溫度為60～70℃，過濾，得到含鈷鋰溶液；

（4）調節步驟（3）得到的含鈷鋰溶液的pH值至5-6，用Cyanex272作為萃取劑萃取鈷，稀釋劑為磺化煤油，Cyanex272和磺化煤油的體積比為1～3：1，萃取O/A=1～2：1，萃取時間 5～15min，靜置，分離得到含鈷萃取有機相和含鋰萃余液；

（5）用1～3mol/L的HCl溶液從步驟（4）得到的含鈷萃取有機相中反萃取鈷，用1～3mol/L的草酸溶液沉淀反萃液中的鈷，過濾，得到草酸鈷沉淀物，在惰性氣氛下于650~850℃進行熱分解得到金屬鈷粉；

（6）向步驟（4）得到的含鋰萃余液中通入CO₂氣體，CO₂氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.1～1.5倍，過濾，水洗，烘干制得碳酸鋰粉末。

進一步，步驟（1）中高溫焙燒爐溫度為500℃，熱處理時間為1.5h。

進一步，步驟（2）中硫酸溶液濃度為2mol/L，硫代硫酸鈉溶液濃度為0.8mol/L。

進一步，步驟（3）中含鈷鋰浸出液的pH值用NaOH溶液調節到5。

進一步，步驟（4）中Cyanex272和磺化煤油的體積比為2：1，萃取O/A=1：1。

進一步，步驟（5）中用2mol/L的HCl溶液從步驟（4）得到的含鈷萃取有機相中反萃取鈷，用2mol/L的草酸溶液沉淀反萃液中的鈷。

進一步，步驟（6）中CO₂氣體量為溶液中鋰沉淀完全所需理論量的1.2倍。

本發明為了提高鈷的浸出率，采用超聲波輔助浸出的方法來提高浸出效率。最后通過萃取來分離提取鈷和鋰。工藝簡單、鈷和鋰回收率高。

采用了上述技術方案，廢鋰離子電池材料中的鈷和鋰回收率均在98.5％以上。

具體實施方式

下面結合具體實例對本發明做出詳細說明。

實施例1：

一種從廢鋰離子電池材料中回收鈷和鋰的方法，其特征在于，步驟如下：

（1）將廢鋰離子電池材料充分放電，置于高溫焙燒爐中經熱處理去除粘結劑，高溫焙燒爐溫度為460℃，熱處理時間為1.5h，剝離掉鋁片，破碎機破碎，然后通過浮選得到含鈷酸鋰的顆粒；

（2）將步驟（1）得到的含鈷酸鋰的顆粒用1mol/L的硫酸溶液和0.7mol/L的硫代硫酸鈉溶液在超聲波條件下進行攪拌浸出，所采用的超聲波頻率為25kHz，超聲波功率為120W，浸出溫度為80℃，浸出時間為3h，攪拌速率為100r/min，其中，硫酸溶液和硫代硫酸鈉溶液的體積比為1：1，過濾，得到含鈷鋰浸出液；