[發明專利]一種從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法

在審

• 申請號: 202011005823.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112095000A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 趙青;李文杰;劉承軍;尹華意;梅孝輝;都基軍;姜茂發
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B1/06
• 分類號: C22B1/06;C22B7/00;C22B26/12;C22B23/00;C22B3/38;H01M10/54
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

1.一種從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：具體步驟如下：

(1)將廢舊鈷酸鋰電池進行放電處理，經拆解、破碎、熱解和篩分后獲得黑色鈷酸鋰粉末；

(2)將步驟(1)所得黑色鈷酸鋰粉末與銨鹽按照摩爾比1:1.5～4的比例混合，將混合料置于高溫球磨機內進行強化氨法焙燒，球磨速度為70～90rpm，球磨保溫溫度為280℃～550℃，球磨保溫時間2h～6h，球料質量比為10～20:1，使鈷酸鋰轉變為硫酸鹽，水浸后獲得富含Co²⁺、Li⁺的浸取液，并對此過程產生的氨氣進行回收并以硫酸銨的形式回收并循環利用；

(3)將步驟(2)所得富含Co²⁺、Li⁺的浸取液進行選擇性回收鈷、鋰組元，首先，利用有機萃取劑回收鈷，然后利用沉淀法回收殘液中的鋰，將鋰以碳酸鋰的形式回收。

2.根據權利要求1所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(1)中將廢舊鈷酸鋰電池浸入到濃度為10％～40％的NaCl溶液中進行自放電處理，放電完成后的廢舊鈷酸鋰電池經過手工拆解或機械破碎后得到正極材料，將正極材料置于馬弗爐內進行煅燒處理，空氣氣氛，煅燒溫度為500℃～700℃，煅燒時間為2h～4h，此煅燒過程使正極材料上的粘結劑、導電劑和電解液在高溫條件下進行熱解使鈷酸鋰活性物質從集流體上剝離，再進行篩分得黑色鈷酸鋰粉末。

3.根據權利要求1所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(2)中銨鹽為(NH₄)₂SO₄和或NH₄HSO₄；所述球磨速度為80rpm。

4.根據權利要求1所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(2)中在強化氨法焙燒過程中會產生氨氣，利用3％～7％的稀硫酸對氨氣進行吸收獲得硫酸銨和硫酸氫氨的溶液，將捕集氨氣得到的硫酸銨和硫酸氫氨的溶液進行濃縮、結晶進而獲得硫酸銨和硫酸氫氨晶體，將其作為氨源應用到強化氨法焙燒過程，實現氨氣的閉環循環利用。

5.根據權利要求1所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(2)中將強化氨法焙燒后的硫酸鹽產物浸入蒸餾水中進行溶解，在水浸溫度40℃～90℃條件下浸取1h～5h，選取固液質量比為1:6～20，在水浸過程中同時進行超聲處理，超聲頻率為100Hz，使得硫酸鹽全部溶解，此時所得浸取液主要包括Co²⁺、Li⁺、SO₄^2-、H⁺、OH^-、NH₄⁺。

6.根據權利要求1所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(3)中控制浸取液的pH為4.2并加入有機萃取劑萃取Co²⁺，所述浸取液與有機萃取劑按照體積比為1:1～2，然后采用稀酸溶液反萃出在有機萃取劑中的Co²⁺，所述有機萃取劑與所述稀酸溶液按照體積比為1:5～8，通過濃縮處理是鈷以硫酸鈷形式析出；然后在經萃取后的余液中加入堿溶液調節余液pH值至8～10，同時加入沉淀劑與鋰離子反應生成碳酸鋰沉淀物，所述沉淀劑與所述鋰離子按照摩爾比為1.5:1，經過濾、洗滌、干燥處理后獲得碳酸鋰晶體，過濾后所得濾液進行ICP-OES檢測殘鈷濃度和殘鋰濃度滿足國家污水排放的標準，再將濾液調節至中性后排出，完畢。

7.根據權利要求6所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(3)中所述有機萃取劑為P204、Cyanex272、P507和磺化煤油中的一種或多種。

8.根據權利要求6所述的從廢舊鈷酸鋰電池中回收鈷、鋰金屬的方法，其特征在于：所述步驟(3)中所述稀酸溶液為稀硫酸溶液或稀鹽酸溶液。