[發(fā)明專利]一種鈷酸鋰正極材料制備過程中廢棄匣缽的回收處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711330036.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN109911909B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫振華;李少鵬;李會(huì)泉;高奧雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C01B33/24
• 分類號(hào): C01B33/24;C01D5/00;C01D15/08;C01F5/08;C01F11/02;C01F11/46;C01G51/04;C07C51/41;C07C55/07
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種鈷酸鋰正極材料制備過程中廢棄匣缽的回收處理方法，廢棄匣缽包含硅、鋁和鎂雜質(zhì)，所述方法包括：1)將廢棄匣缽、酸和添加劑混合，進(jìn)行浸出反應(yīng)，分離得到凈化匣缽和浸出液；2)調(diào)節(jié)浸出液pH至2～4，固液分離得到固體渣和分離液；3)調(diào)節(jié)分離液的pH至4.5～5.5，固液分離得到固體渣和除鋁液；4)調(diào)節(jié)除鋁液的pH≥8，固液分離得到含鈷物質(zhì)和沉鈷液；5)調(diào)節(jié)沉鈷液的pH≥11，固液分離得到固體渣和除鎂液；6)向除鎂液中加入沉淀劑，固液分離得到含鋰物質(zhì)和沉鋰液。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鈷酸鋰正極材料生產(chǎn)過程廢棄匣缽中鈷和鋰的回收利用，廢棄匣缽得到凈化，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從新能源行業(yè)固體廢棄物回收處理的方法，尤其涉及一種鈷酸鋰正極材料制備過程中廢棄匣缽的回收處理方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著國(guó)家政策的大力扶持以及當(dāng)前能源與信息產(chǎn)業(yè)的快速推進(jìn)，以電動(dòng)汽車為代表的新能源產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，鋰電池產(chǎn)業(yè)隨之得到了快速發(fā)展，并將極大帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。

鈷酸鋰正極材料作為一種重要的電池正極材料在新能源領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，且由于正極材料研發(fā)的升級(jí)。在鈷酸鋰粉體的燒制過程中通常以莫來(lái)石堇青石質(zhì)匣缽作為容器進(jìn)行高溫反應(yīng)。焙燒后鈷酸鋰原料與匣缽發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致匣缽本體物理性能降低，難以進(jìn)一步進(jìn)行焙燒正極材料，同時(shí)廢棄匣缽表面殘留部分鋰鈷粉體，無(wú)法直接返回制備匣缽過程，若能實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬回收且匣缽用于制備新的匣缽原料，則可具有良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

當(dāng)前針對(duì)廢棄匣缽的綜合利用方法較少，且應(yīng)用方式主要集中于耐火材料或陶瓷材料的生產(chǎn)過程。CN 101284723A公開了“一種利用廢匣缽料制備第七空粘土磚的方法”，是將陶粒支撐劑燒制過程的廢匣缽進(jìn)行水悶、清洗后進(jìn)一步破碎分級(jí)粗細(xì)料分別作為一種原料添加到低氣孔粘土磚的燒制過程，可實(shí)現(xiàn)廢匣缽的利用，減少環(huán)境污染和節(jié)約自然資源，然而鈷酸鋰正極材料廢棄匣缽由于本身還有堿金屬，難以直接返回利用。CN103383192A公開了“利用廢棄匣缽生產(chǎn)匣缽制品的方法”，采用日用陶瓷生產(chǎn)過程廢棄的匣缽經(jīng)過擊碎、球磨、篩分后作為一種熟料，之后經(jīng)與生料混合、練呢、成型、焙燒等可制成鋁硅鎂制匣缽，廢匣缽的加入量可達(dá)原料的50％，匣缽制品質(zhì)量穩(wěn)定，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。然而，鈷酸鋰正極材料生產(chǎn)過程廢棄匣缽由于表面的堿金屬反應(yīng)，導(dǎo)致難以直接返回利用，而目前并沒有相關(guān)新能源行業(yè)廢棄匣缽綜合利用的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。而隨著新能源行業(yè)的迅猛發(fā)展，新能源行業(yè)廢匣缽綜合利用的需求將越來(lái)越迫切。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鈷酸鋰正極材料制備過程廢棄匣缽回收處理的方法，該方法工藝過程簡(jiǎn)單、條件溫和、設(shè)備要求低、能耗少且原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，既能有效實(shí)現(xiàn)廢匣缽中鋰鈷等有價(jià)金屬元素的回收，同時(shí)保證了匣缽本體的凈化，可返回匣缽制備過程或用于制備其他耐火材料，整個(gè)工藝過程實(shí)現(xiàn)了鈷酸鋰正極材料用匣缽的綜合回收利用，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種鈷酸鋰正極材料制備過程中廢棄匣缽的回收處理方法，所述廢棄匣缽包含硅、鋁和鎂雜質(zhì)，所述方法包括以下步驟：

(1)酸浸反應(yīng)：將廢棄匣缽、酸溶液和添加劑混合，進(jìn)行浸出反應(yīng)，反應(yīng)之后進(jìn)行分離，得到凈化匣缽和浸出液；

(2)除硅：調(diào)節(jié)步驟(1)所述浸出液pH至2～4進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)行固液分離得到固體渣和分離液；

(3)除鋁：調(diào)節(jié)步驟(2)所述分離液的pH至4.5～5.5進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離，得到固體渣和除鋁液；

(4)沉鈷：調(diào)節(jié)步驟(3)得到的所述除鋁液的pH≥8進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后進(jìn)行固液分離得到含鈷物質(zhì)和沉鈷液；

(5)除鎂：調(diào)節(jié)步驟(4)所述沉鈷液的pH≥11進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后固液分離得到固體渣和除鎂液；