[發明專利]一種從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法

在審

• 申請號: 202011262609.8
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112646974A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 但勇;趙林;趙澎;何建;高波;陳雪風
• 申請（專利權）人: 四川順應動力電池材料有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B1/02;C22B3/38;C22B23/02;C22B23/00;C22B26/12;C22B3/08;H01M10/54
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)焙燒還原：將拆解、破碎后的三元鋰電池正極材料，與碳粉混合均勻后充分焙燒還原；

(2)水浸：將充分焙燒還原后的焙燒料趁熱倒入水合肼溶液中水浸，防止還原物料被氧化；

(3)選擇性提鋰：向水浸后的混合料液中加入稀硫酸進行酸浸，后加入液堿調節漿料pH進行堿析出，過濾后實現鋰液與鎳鈷錳金屬渣濾餅的固液分離；

(4)酸浸：將過濾所得濾餅加水漿化后，泵入攪拌裝置中，滴加濃硫酸和雙氧水，浸泡后進行過濾處理，得到鎳鈷錳浸出液；

(5)鎳鈷錳液凈化：將鎳鈷錳浸出液除雜后萃取鈷、錳、鎳，得到的有機相經皂化和反萃，得到純凈的硫酸鈷、硫酸錳和硫酸鎳溶液；

(6)制備三元前驅體：將硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳溶液與氫氧化鈉溶液和氨水共沉淀，得到三元前驅體。

2.如權利要求1所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(1)中所述三元鋰電池正極材料是三元鋰電池在拆解、破碎后采用磁選方式篩選得到；所述碳粉包括石墨粉、活性炭粉中的一種或多種；所述三元鋰電池正極材料與碳粉的質量比為10:1～5；所述焙燒還原的溫度為500～900℃，時間為1～4h。

3.如權利要求1所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(2)中所述水合肼溶液與焙燒料的液固比為5g/L～8g/L；所述水浸的時間為0.5～2.0h。

4.如權利要求1所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(3)中所述稀硫酸的濃度為5～10％；液固比為2:1～5:1；所述酸浸過程中混合液的pH為2.0～6.0；反應時間為2～5h；反應溫度為30～80℃；所述液堿的濃度為30～50％；所述堿析出的過程中混合液的pH為8.5～10.0；反應時間為1～5h；反應溫度為30～80℃。

5.如權利要求1或4所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(3)還包括：(3-1)得到的鋰液通過蒸發濃縮將鋰富集，加入液堿除雜后，再加入碳酸鈉溶液沉鋰，洗滌，干燥，實現對碳酸鋰鹽的回收。

6.如權利要求5所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(3-1)中所述鋰富集的濃度為15～25g/L；加入液堿調節pH值至9.0～10.0；所述碳酸鈉溶液的濃度為200～300g/L；所述沉鋰的溫度為65～95℃，時間為1～5h。

7.如權利要求1所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(4)中所述濃硫酸的濃度為180～280g/L，雙氧水的濃度為5～20g/L；液固比為3:1～6:1；所述酸浸反應的溫度為30～90℃；時間為1～4h；混合液的pH為0.5～1.0。

8.如權利要求1所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(5)中所述除雜工序包括以下步驟：

(5-1)除鐵、鋁：采用碳酸鈉將所述鎳鈷錳浸出液的pH調節至2.0～5.0，過濾，堿析出得到Fe₂O₃、Al₂O₃以及第二濾液；

(5-2)除鈣、鎂、鋰：向第二濾液中加入理論量1.0～2.5倍的NaF，在50～70℃下攪拌1.0～4.0h，過濾，得到CaF₂、MgF₂、LiF濾餅以及鎳鈷錳鹽混合液，所述鎳鈷錳鹽混合液用于后續萃取工序。

9.如權利要求1或8所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(5)中萃取鈷、錳所采用的萃取劑為P507-磺化煤油，萃取鎳所采用的萃取劑為P204-磺化煤油。

10.如權利要求1所述的從廢舊三元鋰電池正極材料中回收有價金屬的方法，其特征在于，步驟(6)中所述硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳溶液中鎳、鈷、錳離子的摩爾比為5:2:3、6:2:2或8:1:1；所述氫氧化鈉溶液的濃度為3～10mol/L；所述氨水的濃度為2.5～9.5mol/L。