[發明專利]高效浸出回收三元正極材料的工藝

有效

• 申請號: 202011154654.1
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112271351B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 楊秀建;趙躍東;周東海;陳學田
• 申請（專利權）人: 寧波互邦新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州博士科創知識產權代理有限公司 44663
• 代理人: 陳丹丹

本發明公開了一種高效浸出回收三元正極材料的工藝，通過三步連續浸出工藝：將三元正極材料先通過加入硫酸+鹽酸的混合酸溶液進行溶解和酸化浸出，再通過濃硫酸溶液來進一步浸出酸浸渣中的有價金屬元素，最后將含有少量有價金屬元素的殘渣通過低濃度的亞硫酸鈉溶液，低溫完全浸出，實現三元正極材料中有價元素的完全回收。在本發明的浸出工藝中，避免了有害氣體的逸出，減少了尾氣的處理成本，改善了作業環境；且浸出效率高，可以徹底回收三元正極材料中的有價金屬元素，具備良好的經濟和環境效益。

技術領域

本發明涉及廢舊三元正極材料回收和酸化浸出技術領域，特別是涉及一種高效浸出回收三元正極材料的工藝。

背景技術

新能源技術的飛速發展，帶動各種新型電池材料的出現和運用。近年來，特別是動力電池的研發和運用，推動了電動汽車行業的快速發展，電動汽車在各個行業的廣泛運用又引領著動力電池材料的深入研究和探索，從而使各種三元鋰電池的運用也越來越廣泛。隨著鋰電池的廣泛應用，又使大量達到使用壽命的廢舊鋰電池進入失效、回收階段，越來越多的報廢三元動力電池以及三元正極材料生產過程中產生的報廢中間品的回收處理成為了行業的研究難點，特別是目前廣泛運用于動力鋰電池的三元正極材料的回收處理成了主攻方向之一，探索和研發高效、環保、低成本的回收處理工藝成為了本行業的當務之急。目前，從各個渠道回收的三元正極材料，前期處理工序通常有兩個可選路經：一是通過堿溶工序除鋁，一個是通過機械破碎篩分去除單質鋁，都能達到90-98％的除鋁效果，接下來的關鍵工序就是對三元正極材料的酸化浸出處理，既要浸出時間短，浸出效率高，又得避免對環境造成二次污染，改善工作環境，適應國家高質量發展要求。

目前，對三元正極材料的酸化浸出處理，一種技術方案是加酸加焦亞硫酸鈉或亞硫酸鈉緩慢攪拌低溫浸出；另一種技術方案是加酸緩慢通入二氧化硫低溫浸出。這兩種方案都有一個嚴重的缺陷，就是很難精確地控制加入輔助浸出劑的速率，加入速率太慢則浸出效果慢、耗時長，加入速率太快又會導致有大量的二氧化硫有毒氣體產生，同時還需消耗大量的液堿來吸收尾氣，工作環境差，并且生產成本總體高，不是合理的工藝技術操作條件。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種高效浸出回收三元正極材料的工藝，浸出效率高，完全回收三元正極材料中的有價金屬元素，同時可以有效避免有害氣體的逸出。

針對上述問題，本發明采用三步連續浸出工藝：先將三元正極材料先通過加入硫酸+鹽酸的混合酸溶液進行溶解和初步酸化浸出，再通過調整加入酸溶液的濃度進一步酸化浸出，最后將含有少量有價金屬元素的浸出渣通過加水、酸混合，再通入低濃度的亞硫酸鈉溶液，低溫完全浸出，實現三元正極材料中有價元素的完全回收。

本發明采用的一個技術方案是：一種高效浸出回收三元正極材料的工藝，包括從廢舊三元正極材料中分離鋁箔的工序，其特征在于，將廢舊三元正極材料分離掉鋁箔后，經過酸化浸出工藝將有價元素轉移入溶液中，所述酸化浸出工藝采用三步連續浸出工藝：首先采用硫酸+鹽酸的混合酸溶液溶解和酸化浸出所述三元正極材料，得到一次浸出液和一次酸浸渣；再利用濃硫酸溶液來進一步浸出所述一次酸浸渣中的有價元素，得到二次浸出液和二次酸浸渣；最后將所述二次酸浸渣通過亞硫酸鈉溶液浸出，得到三次浸出液并濾除殘渣；從而實現三元正極材料的完全浸出回收。

進一步的，所述混合酸溶液，其硫酸/鹽酸的比例控制在(2-10)：1、濃度控制在30-70％。

進一步的，所述濃硫酸溶液，其濃度控制在50-98％。

進一步的，所述三步連續浸出工藝，其具體包括以下步驟：

S1在4-8m³的所述混合酸溶液中，邊攪拌邊以每分鐘10-50KG的速度加入分離掉鋁箔后的廢舊三元正極材料，加熱升溫使反應溫度控制在60至85℃，待溶液的pH值達到1.0-2.0時停止加料，使廢舊三元正極材料中的有價元素溶解并部分浸出，得到一次浸出液和一次酸浸渣的混合物，然后過濾出所述一次酸浸渣，制得含有價金屬元素的一次浸出液；