[發明專利]一種三元正極材料制備過程中廢棄耐火材料回收處理的方法

有效

• 申請號: 201711330056.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN109921120B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 孫振華;李少鵬;李會泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種三元正極材料制備過程中廢棄耐火材料回收處理的方法。廢棄耐材包含硅、鋁和鎂雜質，所述方法包括：1)將廢棄耐火材料、酸溶液和添加劑混合，進行浸出反應，之后分離，得到凈化耐材和浸出液；2)調節浸出液pH至2～5，分離得到固體渣和分離液；3)向分離液中加入除鋁劑，結晶，分離，得到固體渣和除鋁液；4)調節除鋁液的pH≥9，分離得到三元混合物和共沉淀分離液；5)向共沉淀分離液中加入除鎂劑，調節pH≥12，分離得到固體渣和除鎂液；6)向除鎂液中加入沉淀劑進行反應，分離得到含鋰物質和沉鋰液。本發明實現了廢棄耐火材料中鎳、鈷、錳和鋰的回收利用，廢棄耐材得到凈化，易于工業化生產。

技術領域

本發明涉及新能源行業固體廢棄物回收處理的方法，尤其涉及一種三元正極材料制備過程廢棄耐火材料回收處理的方法。

背景技術

近年來，隨著國家政策的大力扶持以及當前能源與信息產業的快速推進，以電動汽車為代表的新能源產業迅猛發展，鋰電池產業隨之得到了快速發展，并將極大帶動上下游產業的迅速發展。

三元鎳鈷錳正極材料作為一種重要的電池正極材料在新能源領域應用廣泛，且由于正極材料研發的升級，三元正極材料存在能量密度高、成本低等優點，正逐漸成為正極材料的主流。在三元正極材料粉體的燒制過程中通常以莫來石堇青石質匣缽等耐火材料作為容器進行高溫反應。焙燒過程鎳鈷錳酸鋰合成原料與匣缽發生反應，導致匣缽本體物理性能降低，難以進一步進行焙燒正極材料，同時廢棄匣缽表面殘留部分鋰鈷粉體，無法直接返回制備匣缽過程，若能實現有價金屬回收且匣缽用于制備新的匣缽原料，則可具有良好的經濟與社會效益。

當前針對廢棄匣缽的綜合利用方法較少，且應用方式主要集中于耐火材料或陶瓷材料的生產過程。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行水悶、清洗后進一步破碎分級粗細料分別作為一種原料添加到低氣孔粘土磚的燒制過程，可實現廢匣缽的利用，減少環境污染和節約自然資源，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“利用廢棄匣缽生產匣缽制品的方法”，采用日用陶瓷生產過程廢棄的匣缽經過擊碎、球磨、篩分后作為一種熟料，之后經與生料混合、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原料的50％，匣缽制品質量穩定，符合相關標準。然而，三元正極材料生產過程廢棄匣缽由于表面的堿金屬反應，導致難以直接返回利用，而目前并沒有相關新能源行業廢棄匣缽綜合利用的相關文獻報道。對于三元正極材料生產過程其他廢棄耐火材料的處理未見相關報道。隨著新能源行業的迅猛發展，新能源行業廢棄耐材綜合利用的需求將越來越迫切。

因此，開發一種鈷酸鋰電池材料制備過程中廢棄匣缽回收處理綜合利用的方法對于本領域有著重要的意義。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種三元正極材料制備過程中廢棄耐火材料回收處理的方法。本發明提供的方法能夠對三元正極材料制備過程中產生的廢棄耐火材料進行綜合回收利用，該方法工藝過程簡單、條件溫和、設備要求低、能耗少且原料來源廣泛、價格低廉，既能有效實現廢棄耐火材料中鋰鎳鈷錳等有價金屬元素的回收，同時保證了耐火材料(匣缽)本體的凈化，可返回耐火材料制備過程，整個工藝過程實現了三元正極材料用耐火材料的綜合回收利用，具有較好的工業應用前景和經濟效益。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供一種三元正極材料制備過程中廢棄耐火材料回收處理的方法，所述廢棄耐火材料包含硅、鋁和鎂雜質，所述方法包括以下步驟：

(1)酸浸反應：將廢棄耐火材料、酸溶液和添加劑混合，進行浸出反應，反應之后進行分離，得到凈化耐火材料和浸出液；

(2)除硅：調節步驟(1)所述浸出液pH至2～5進行反應，反應后進行固液分離得到固體渣和分離液；