一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法技术

本发明专利技术涉及一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法。所述方法包括如下步骤：(1)将废旧锂离子电池材料与浸出剂混合，得到混合材料，将所述混合材料加热加压处理，固液分离后，得到浸出液和一次固体渣；(2)调节步骤(1)所述浸出液的pH值，得到二次固体渣和含锂净化液。本发明专利技术所述方法可以使废旧锂离子电池中的锂选择性的进入溶液，而其他金属组分等主要以固体渣的形式存在于反应后的液体中。浸出液经过深度除杂和经过固液分离后，得到的富锂滤液用于制备锂产品，两步所得固体渣通过其他方法进一步回收其中的有价金属。本发明专利技术对于锂的选择性提取效果十分好。同时，该方法酸消耗量低，无其他添加剂，环境友好，经济效益高。

A Method for Extracting Valuable Metals from Waste Lithium Ion Battery Materials

【技术实现步骤摘要】
一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法
本专利技术属于废旧锂电池回收领域，具体涉及一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法。
技术介绍
锂离子电池凭借其优良的充放电性能、循环性能，以及无记忆效应等优势近年来受到国内外关注，获得迅猛发展。近年来，随着环境问题越来越严重，新能源汽车备受青睐，作为其主要动力来源的锂离子电池的产量也逐年增长，成为了市场占有率仅次于铅酸电池的二次电池。然而，锂离子电池也存在一定寿命，当这些锂离子电池达到报废期后，会产生大量固体废弃物。这些废弃的锂离子电池因含有Ni，Co，Mn等重金属、未降解的电解液以及其他有毒有害物质存在巨大隐患。因而，从环境保护角度来看，回收废旧锂离子电池是十分必要的。目前对废旧锂离子电池进行回收的方法主要分为火法冶金和湿法冶金两种。火法冶金存在高能耗、高污染、锂回收率低的问题。湿法冶金则具有低污染、金属回收率高等优势。湿法冶金的一般流程包括对废旧锂离子电池进行前期预处理、浸出、纯化和产品制备四个步骤。其中，针对废旧锂离子电池正极废料中有价金属的浸出，工业上多采用无机酸或有机酸作为浸出剂，采用双氧水或亚硫酸钠作为还原剂，该过程酸和还原剂的消耗量都比较大。同时，由于浸出过程无选择性，其中的有价金属锂只能在工艺末端提取，损失严重。CN106878471A提出了一种通过混酸浸出回收废旧锂离子电池正极材料中有价金属的方法。所述方法是将钴酸锂正极废料经过粉碎干燥后在混合酸内进行还原预浸出，然后将浸出渣进行球磨后再继续进行一次浸出和二次浸出。获得的浸出液需要先行经过调酸等方法后回收得到含钴产品和含锂溶液。随后在含锂溶液中加入饱和碳酸钠进行碳酸锂制备。该工艺流程长，每一步都会造成锂的损失，导致最终整个工艺锂的回收率低。CN103326088A公开了一种废旧锂离子电池的综合回收方法。所述方法对钴和镍进行了有效的回收。但是并未涉及锂的回收，而锂是重要的战略资源，由此造成的资源浪费是巨大的。CN107326181A公开了一种废旧锂离子电池剥离浸出一步完成的回收方法。该方法提出了一种一步处理废旧锂离子电池废料并将其中的镍钴锰锂高效浸出的方法，但是所得滤液中铁，铝，铜等其他杂质离子含量接近1g/L，会使得后续除杂过程变得繁琐，加大过程中锂的损失。CN103035977A公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法。所述方法通过传统的硫酸加双氧水浸出后，选择离子树脂先将浸出液中Li吸附提取，从而降低过程中锂损失。但是，该方法所用到的离子树脂提取Li需要经过吸附，解吸，使得工艺变得繁琐。同时，树脂的引入增加了试剂投放和工艺成本。因此，本领域亟需一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法，所述方法工艺简单，有价金属元素提取率较高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法，所述方法能够解决现有回收废旧锂离子电池正极材料的工艺流程长，回收过程易出现二次污染，锂损失严重的问题，有效提高有价金属元素的提取率。为达到此目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的目的之一在于提供一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将废旧锂离子电池材料与浸出剂混合，得到混合材料，将所述混合材料加热加压处理，经过固液分离后，得到浸出液和一次固体渣；(2)调节步骤(1)所述浸出液的pH值，得到二次固体渣和含锂净化液。本专利技术通过调控反应温度和压力对反应溶液中的物相组成进行调控，使反应体系处于合适的E-pH优势区，进而实现废旧锂离子电池中锂元素的高选择性提取，并较好地抑制其他有价金属的浸出。本专利技术所述方法可以使废旧锂离子电池中的锂选择性的进入溶液，而其他金属组分等以固体渣的形式存在于反应后的液体中，经过固液分离后，得到的富锂滤液用于制备锂产品，固体渣通过其他方法进一步回收其中的有价金属。本专利技术对于锂的选择性提取效果十分好。同时，该方法酸消耗量低，无其他添加剂，环境友好，经济效益高。本专利技术中所述废旧锂离子电池料涵盖范围较广，表明本专利技术适应性极强。所述废旧锂离子电池可以是废旧锂离子电池经过放电和破碎后得到粉料；废旧锂离子电池拆解后得到的正极废料、负极废料或正负极混合料；也可为锂离子电池生产过程中产生的正负极边角料或残次品废料。优选地，步骤(1)所述加热加压处理的温度为150～250℃，例如160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃或240℃等。本专利技术中加热加压处理的温度为150～250℃，所述温度小于150℃时，反应物料中的Ni，Co，Mn等有价金属会大量进入溶液中，造成浸出过程锂的选择性降低，也会使深度除杂过程变得复杂，从而造成锂损失增加；所述温度大于250℃时，反应压力大，对设备要求高，造成工艺成本上升，操作风险增大。优选地，步骤(1)所述加热加压的压力为0.5～3Mpa，例如0.6Mpa、0.8Mpa、1Mpa、1.2Mpa、1.5Mpa、1.8Mpa、2Mpa、2.2Mpa、2.5Mpa或2.8Mpa等。优选地，步骤(1)所述加热加压的时间为0.5～10h，例如1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h或9h等。优选地，步骤(1)所述加热加压处理为在搅拌条件下加热加压。优选地，所述搅拌的速度为100～2500rpm，例如200rpm、500rpm、800rpm、1000rpm、1200rpm、1500rpm、1800rpm、2000rpm或2200rpm等，优选为400～1000rpm。优选地，步骤(1)所述加热加压的反应器为高压釜或水热釜。优选地，步骤(1)所述浸出剂为酸，优选为有机酸和/或无机酸。优选地，所述有机酸包括柠檬酸、乙酸和天冬氨酸中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种或至少两种的组合。优选地，步骤(1)所述浸出剂中H+和废旧锂离子电池材料中活性物质的摩尔比为0.3～2:1，例如0.5:1、0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1或1.8:1等。本专利技术所述浸出剂中H+和废旧锂离子电池材料中活性物质的摩尔比小于0.3:1时，由于浸出剂中H+不足，锂的浸出率低；所述浸出剂中H+和废旧锂离子电池材料中活性物质的摩尔比大于2:1时，由于浸出剂中H+过量，反应物料中的其他有价金属，以Ni2+，Co2+，Mn2+等离子形态大量进入溶液，锂的选择性降低。优选地，步骤(1)所述废旧锂离子电池材料与浸出剂的固液比为10～600g/L，例如20g/L、50g/L、100g/L、150g/L、200g/L、250g/L、300g/L、350g/L、400g/L、450g/L、500g/L或550g/L等，优选为200～300g/L。本专利技术所述废旧锂离子电池材料与浸出剂的固液比小于10g/L时，浸出液中Li+浓度低，不利于制备锂产品；所述废旧锂离子电池材料与浸出剂的固液比大于600g/L时，反应不充分，浸出剂H+浓度过高，对设备要求高，操作条件苛刻。本专利技术所述“废旧锂离子电池与浸出剂的固液比”指：所述废旧锂离子电池的质量和浸出剂的体积之比。优选地，所述废旧锂离子电池材料中活性物质包括正极活性物质。优选地，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将废旧锂离子电池材料与浸出剂混合，得到混合材料，将所述混合材料加热加压处理，固液分离后，得到浸出液和一次固体渣；(2)调节步骤(1)所述浸出液的pH值，得到二次固体渣和含锂净化液。

【技术特征摘要】
1.一种从废旧锂离子电池材料中提取有价金属的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将废旧锂离子电池材料与浸出剂混合，得到混合材料，将所述混合材料加热加压处理，固液分离后，得到浸出液和一次固体渣；(2)调节步骤(1)所述浸出液的pH值，得到二次固体渣和含锂净化液。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述加热加压的温度为150～250℃；优选地，步骤(1)所述加热加压的压力为0.5～3Mpa；优选地，步骤(1)所述加热加压的时间为0.5～10h。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述加热加压处理为在搅拌条件下加热加压；优选地，所述搅拌的速度为100～2500rpm，优选为400～1000rpm；优选地，步骤(1)所述加热加压的反应器为高压釜或水热釜。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出剂为酸，优选为有机酸和/或无机酸；优选地，所述有机酸包括柠檬酸、乙酸和天冬氨酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述无机酸包括盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种或至少两种的组合。5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸出剂中H+和废旧锂离子电池材料中活性物质的摩尔比为0.3～2:1；优选地，步骤(1)所述废旧锂离子电池材料与浸出剂的固液比为10～600g/L，优选为200～300g/L；优选地，所述废旧锂离子电池材料中活性物质包括正极活性物质。6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述废旧锂离子电池材料包括废旧正极材料或废旧正极材料和废旧负极材料的混合料；优选地，所述废旧正极材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂中的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙峙，吕伟光，王中行，郑晓洪，曹宏斌，张懿，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11