【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于廢舊鋰離子電池回收，尤其涉及一種從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法。
技術(shù)介紹
1、鎳鈷錳酸鋰三元電池材料憑借壽命高、自放電低和比容量高等突出特點，如今已成為極具發(fā)展前景的正極材料之一。廢舊三元鋰電池粉末中含有鋰、鎳、鈷、錳等有價金屬，是重要的二次資源，亟待資源化回收利用。常規(guī)的回收廢舊鋰電濕法工藝是對于有價金屬均采用全濕法浸出進行回收，即將廢舊三元鋰離子電池經(jīng)過預處理后用酸將有價金屬從正極材料中溶解一同浸出，浸出液經(jīng)除雜、萃取等工序回收鎳鈷錳，經(jīng)沉淀得到鋰產(chǎn)品；而常規(guī)的火法工藝是將廢舊鋰離子電池經(jīng)放電處理后，與還原劑、造渣劑混合并直接放入1000℃以上的熔爐中進行還原熔煉，熔煉過程中通過冷凝回收低沸點的金屬及化合物，而熔點低于反應溫度的金屬經(jīng)還原形成合金。目前單一的濕法工藝或火法工藝無法滿足現(xiàn)階段復雜的鋰電回收需求。
2、火法-濕法聯(lián)合處理工藝，主要是利用還原劑或鹽類助劑通過焙燒將活性材料中鋰元素選擇性轉(zhuǎn)化為可溶性的化合物，如li2co3、lino3、li2so4等，而其他金屬元素仍以不溶于水的單質(zhì)或氧化物形式存在，再通過水浸使黑粉中的鋰選擇性浸出。
3、專利申請cn117904453b公開了一種用于鋰電回收選擇性提鋰的方法及其應用。該專利將電池正負極廢料用無機酸浸泡后保溫陳化20~30小時，再在600~750℃下進行焙燒燒結(jié)，燒結(jié)料于稀硫酸溶液中浸出，浸出液中加入改性吸附復合粒子進行除雜過濾，得到硫酸鋰回收液。該專利結(jié)合了火法冶金和濕法冶金，在除雜過程中具有較強的選擇性，但是工序流
4、綜上所述，結(jié)合火法冶金和濕法冶金的新工藝，如硫酸化焙燒-水浸工藝，雖然在一定程度上克服了火法技術(shù)體系溫度高、能耗大以及濕法技術(shù)回收流程冗長的缺陷，但依舊存在試劑消耗量大、體系溫度較高、產(chǎn)生廢水或廢氣的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，克服以上
技術(shù)介紹
中提到的不足和缺陷，提供一種從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出的技術(shù)方案為：
3、一種從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，包括以下步驟：
4、（1）將廢舊三元鋰離子電池粉末與水、硫酸銨、濃硫酸混合成漿體；
5、（2）將所述漿體進行熟化處理；
6、（3）將步驟（2）熟化后的物料研磨后水浸，得到含鋰溶液和水浸渣。
7、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，步驟（1）中，廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰元素與硫酸銨的摩爾比為1:0.1~1:0.5；更優(yōu)選為，廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰元素與硫酸銨的摩爾比為1:0.1~1:0.2；硫酸銨的引入，對鋰的硫酸化轉(zhuǎn)型起到強化作用，在低溫硫酸熟化過程中能與濃硫酸協(xié)同促進鋰向硫酸鋰的轉(zhuǎn)變。
8、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，步驟（1）中，所述濃硫酸的用量為將廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋰所需硫酸理論用量的0.8倍~0.9倍。更優(yōu)選的，所述濃硫酸的用量為將廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋰所需硫酸理論用量的0.8倍實。在該條件下，反應處于欠酸環(huán)境，有利于濃硫酸選擇性地與鋰進行反應，同時濃硫酸的消耗量較低。
9、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，步驟（1）中，所述水的用量為廢舊三元鋰離子電池粉末質(zhì)量的20%~80%。采用水潤濕粉末的作用是將廢舊三元鋰離子電池粉末中的金屬離子活化，有利于提高金屬離子的活度系數(shù)，便于后續(xù)反應的進行。水的水量需控制在該范圍內(nèi)，否則水量過高會降低硫酸的濃度從而導致熟化時間延長。
10、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，步驟（2）中，熟化的溫度為100~250℃，熟化的時間為0.5~2.5h。更優(yōu)選的，熟化的時間為2h，熟化的溫度為200℃。在該條件下，濃硫酸和廢舊三元鋰離子電池粉末進行反應的更加充分，同時反應體系溫度不會過高，可以實現(xiàn)降低能耗和節(jié)約資源的目的。
11、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，所述水浸的液固比為5：1~10：1，比值單位為ml/g；所述水浸在常溫下進行，水浸的時間為30~60min，浸出時攪拌速率為500~800rad/min。在浸出過程中，廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰大部分以硫酸鋰的形式溶解在水中，得到含鋰溶液。通過固液分離，鋰以硫酸鋰的形式存在于液相中，鎳鈷錳以金屬氧化物的形式存在于渣相中，實現(xiàn)了鋰的優(yōu)先提取。
12、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，步驟（3）中，所述水浸渣中的鋰的含量降低至0.5%以下。
13、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，所述含鋰溶液中鋰的浸出率不低于95%。
14、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，在所述含鋰溶液中添加氫氧化鈉溶液進行沉淀除雜，過濾，所得濾液加入飽和碳酸鈉溶液進行水浴加熱，反應結(jié)束后過濾，得到白色沉淀，洗滌得到碳酸鋰。
15、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，所述水浴加熱溫度為80~95℃，加熱時間為60~90min；所述氫氧化鈉溶液的濃度為1mol/l~1.5mol/l。
16、上述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，優(yōu)選的，所述碳酸鋰的純度不低于99%。
17、本專利技術(shù)在欠酸體系中，將廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰在硫酸銨和濃硫酸的協(xié)同作用下轉(zhuǎn)化為硫酸鋰；而在這過程中鎳鈷錳未進行轉(zhuǎn)化，鎳鈷錳基本都以金屬氧化物的形式存在于渣相，因為鎳鈷錳轉(zhuǎn)化為相對應的硫酸鹽需要在硫酸足量、溫度較高的條件下進行。從而實現(xiàn)本申請僅需要通過控制較低的溫度、硫酸欠量以及添加少量硫酸銨的方法可以有效地實現(xiàn)鋰的優(yōu)先提取。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果為：
19、本專利技術(shù)提出的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，聯(lián)合了火法冶金和濕法冶金手段，不僅所需能耗低，反應體系溫度遠低于常規(guī)火法工藝所需的高溫，而且本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，步驟（1）中，廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰元素與硫酸銨的摩爾比為1:0.1~1:0.5；所述濃硫酸的用量為將廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋰所需硫酸理論用量的0.8倍~0.9倍。
3.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，步驟（1）中，所述水的用量為廢舊三元鋰離子電池粉末質(zhì)量的20%~80%。
4.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，步驟（2）中，熟化的溫度為100~250℃，熟化的時間為0.5~2.5h。
5.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，所述水浸的液固比為5：1~10：1，比值單位為mL/g；所述水浸在常溫下進行，水浸的時間為30~60min，浸出時攪拌速率為500~800rad/min。
6.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提
7.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，在所述含鋰溶液中添加氫氧化鈉溶液進行沉淀除雜，過濾，所得濾液中加入飽和碳酸鈉溶液進行水浴加熱，反應結(jié)束后過濾，得到白色沉淀，洗滌得到碳酸鋰。
8.如權(quán)利要求7所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，所述水浴加熱溫度為80~95℃，加熱時間為60~90min。
9.如權(quán)利要求7所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，所述碳酸鋰的純度不低于99%。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，步驟（1）中，廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰元素與硫酸銨的摩爾比為1:0.1~1:0.5；所述濃硫酸的用量為將廢舊三元鋰離子電池粉末中的鋰完全轉(zhuǎn)化為硫酸鋰所需硫酸理論用量的0.8倍~0.9倍。
3.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，步驟（1）中，所述水的用量為廢舊三元鋰離子電池粉末質(zhì)量的20%~80%。
4.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，步驟（2）中，熟化的溫度為100~250℃，熟化的時間為0.5~2.5h。
5.如權(quán)利要求1所述的從廢舊三元鋰離子電池粉末中優(yōu)先提鋰的方法，其特征在于，所述水浸的液固比為5：1~10：1，比值...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于大偉，曾民，郭學益，田慶華，
申請(專利權(quán))人：中南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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