[發明專利]一種從鋰離子電池混合富錳廢料浸出液中提取有價金屬的方法

有效

• 申請號: 201811136233.9
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109136571B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 楊越;孫偉;宋紹樂;胡岳華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B3/38;C22B26/12;C22B47/00;H01M10/54;C01G45/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種從鋰離子電池混合富錳廢料浸出液中高效分離有價金屬的方法。首先，采用沉淀法從富錳溶液中選擇性沉淀分離鎳鈷組分；然后，借助氨與鈷、鎳，沉淀劑與鈷、鎳絡合成鍵作用的差異，采用氨與銨鹽的混合溶液，選擇性的溶解鎳鈷沉淀渣中的鎳組分，實現鎳和鈷的高效分離；最后，利用溶劑萃取法選擇性的提取沉淀鎳鈷后溶液中的錳組分，實現錳與鋰的高效分離。本發明提出的“選擇性沉淀鎳鈷?余液錳鋰萃取分離?沉淀渣中鎳選擇性溶取并鎳鈷分離”工藝，可以規避傳統萃取法從高錳溶液中分離鎳鈷流程長、效果差的缺點，操作簡單，流程短，成本低，可實現廢舊鋰離子電池富錳浸出液中有價組分元素的高效分離與回收。

技術領域

本發明涉及廢舊電池回收領域，尤其是涉及一種從鋰離子電池混合富錳廢料浸出液中提取有價金屬的方法。

技術背景

隨著人類社會的發展和進步，對能源的消耗越來越多。然而，化石能源的不斷消耗，不僅造成資源日益枯竭，而且還帶來了嚴重的環境問題。為了緩解對化石能源的依賴、保護環境，各國大力推進新能源汽車產業的發展。鋰離子電池作為新能源汽車重要的電源之一，其生產規模不斷擴大。然而，一塊動力鋰離子電池的壽命一般在3～5年，鋰離子電池的大量必將產生大量的廢舊鋰離子電池。在這些鋰離子電池中，含有鎳、鈷、錳、鐵、鋁、銅和鋰等有價資源，如不能有效回收利用，不僅污染環境，而且導致資源浪費，造成經濟損失。

目前，我國回收廢舊鋰離子電池主要采用濕法工藝，回收流程設計主要針對廢舊鈷酸鋰和三元材料，其特點在于操作靈活，生產規模容易控制，工藝條件成熟穩定。廢舊鋰離子電池先經過放電、拆解、破碎和物理分選。然后，得到的正極活性物質再經過酸性浸出，使鎳、鈷、錳和鋰進入到溶液。最后，通過元素分離方法或者通過加入硫酸鎳、硫酸鈷或者硫酸錳微調溶液的比例成分，形成再生制備鋰電正極材料前驅體的母液。然而，隨著新能源汽車產業的不斷發展，對鋰離子電池正極材料的需求量越來越大，但隨著鈷資源的消耗和價格上漲，三元材料與錳酸鋰混合材料在動力電池材料市場上所占的比重不斷增大，已經成功應用于日產聆風(Leaf)、美國通用沃藍達(Volt)等電動汽車。一方面，通過混合可降低材料的成本；另一方面，由于錳酸鋰的結構更穩定，安全性好，通過混合可以改善三元材料的安全性。然而，動力鋰離子電池材料的混用給鋰離子電池回收帶來了新的難題。隨著材料中錳含量的增高，采用傳統P204萃取錳-P507分離鎳鈷的工藝時不僅錳提取負載量大，還會造成鎳鈷損失。同時由于鎳和鈷含量低，后續鎳與鈷分離流程長、分離效率低的問題。如果采用調節溶液結構的方法，需要補入大量的硫酸鎳和硫酸鈷。因此，從高錳浸出液中高效分離提取鎳和鈷等元素是在處理鋰離子電池混合富錳廢料時面臨的一大難點問題，亟需開發更高效的有價組分分離回收工藝。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種廢舊鋰離子電池材料中有價金屬組分高效分離的方法，特別是一種從鋰離子電池混合富錳廢料浸出液中提取有價金屬組分的方法。

本發明一種從鋰離子電池混合富錳廢料浸出液中提取有價金屬的方法，采用沉淀法將富錳廢料浸出液中鎳、鈷與錳、鋰進行分離，獲得含鎳、鈷渣以及含錳、鋰的液相，然后對含鎳、鈷渣中的鎳、鈷進行分離并回收，對含錳、鋰的液相進行分離并回收。

作為優選方案，本發明一種從鋰離子電池混合富錳廢料浸出液中提取有價金屬的方法，采用沉淀法將富錳廢料浸出液中鎳、鈷與錳、鋰進行分離的具體方式為，在富錳廢料浸出液中加入沉淀劑，然后在20～70℃下攪拌反應1～3時間，反應時控制pH為2～6，控制攪拌速度為100～300轉/分鐘。

作為進一步的優選方案，所述沉淀劑選自黃原酸、黃原酸鈉、福美鈉、福美錳、秋蘭姆中的任意一種。所述沉淀劑的加入量，按摩爾比計，沉淀劑：(鎳+鈷)＝2：1～7：1。

作為更進一步的優選，所述沉淀劑選自黃原酸或黃原酸鈉時，所述沉淀劑的加入量，按摩爾比計，沉淀劑：(鎳+鈷)＝2：1～4：1；反應時控制pH為4.5～5.5；