一种废旧锂离子电池的综合回收方法技术

本发明专利技术提供了一种废旧锂离子电池综合回收方法，包括：用硫酸和高锰酸钾第一次浸出三元废旧锂电池电芯粉末，得第一浸出液和第一浸出渣；用碳酸钠对第一浸出液沉锂，得碳酸锂；用双氧水和硫酸选择性还原浸出第一浸出渣，得第二浸出液和第二浸出渣；调整第二浸出液的pH至4.2‑4.5，用P204对第二浸出液萃取，得P204萃余液和P204负载有机相；用硫酸反萃P204负载有机相，蒸发结晶，制得硫酸锰；调整P204萃余液的pH值至4.5‑5，用C272对P204萃余液萃取，得C272萃取液和C272负载有机相；用硫酸对C727负载有机相反萃得硫酸钴溶液，蒸发结晶，制得电池级硫酸钴；调整C272萃余液的pH值为5‑5.5，对C272萃取液用P507萃取得P507负载有机相，P507负载有机相经硫酸反萃得硫酸镍溶液，蒸发结晶，得硫酸镍。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池的综合回收方法
本专利技术属于废旧锂离子电池综合回收方法，更具体涉及一种废旧锂离子电池综合回收方法。
技术介绍
硫酸钴主要用于锂电池，另外还用于电镀、陶瓷釉料和油漆催干剂、生产含钴颜料、催化剂、分析试剂、饲料添加剂、轮胎胶粘剂和其它钴产品；硫酸镍主要用于锂电池、电镀和催化剂行业；碳酸锂主要用于锂电池，还用于制备化学反应的催化剂、半导体、陶瓷、电视、医药和原子能行业。近年来，在国家政策的扶持下，新能源行业得到了飞速发展，但随之而来的废旧锂离子电池报废也将越来越多，废旧锂离子电池中含有多种有毒有机溶剂和稀有金属，如果不加以处置，将对环境造成极大的危害，所以废旧锂离子电池综合回收利用已迫在眉睫。按照回收过程中提取工艺的不同，废旧锂离子电池的回收利用主要包括干法和湿法以及生物法。干法回收主要包括机械分选法和高温热解法。主要是指不通过溶液等介质，直接实现材料或有价金属的回收。干法回收具有工艺流程短、易操作等优点；但回收的针对性不强。湿法回收主要以酸碱溶液为介质，将金属离子从电极材料中转到溶液中，然后通过化学沉淀、离子交换或者萃取等手段，将金属离子以金属盐或者金属氧化物的形式从溶液中提取出来。湿法回收工艺技术比较复杂，但是有价金属回收率高，是目前废旧电池回收的主流工艺。生物法主要利用微生物的浸出，将体系中有用组分转化为可溶化合物，得到有价金属的溶液，实现目标组分和杂质组分的有效分离。生物法具有回收成本低、污染小、可重复利用等优点，但是过程周期较长，金属回收率低。已有专利和期刊等文献虽然公开或报道了废旧锂离子电池综合利用方法，但工艺流程较长，特别是锂回收流程较长，浓度低，不能直接沉锂制备碳酸锂产品。专利CN1301337C公开了一种从镍氢、镍镉电池中回收硫酸镍的方法。该方法首先将镍氢、镍镉电池浸出后，调节pH至4.5-5.0，经过P204萃取除杂，萃余液为硫酸镍溶液。但未对高浓度镍钴锰的萃取分离做出研究。基于现有专利公开的技术，不能实现以废旧锂离子电池为原料高效优先提锂，同时制备镍钴锰硫酸盐产品的工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单、易实现工业化生产的废旧锂离子电池综合回收方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种废旧锂离子电池综合回收方法，包括：用硫酸和高锰酸钾第一次浸出三元废旧锂电池电芯粉末，得第一浸出液和第一浸出渣；用碳酸钠对所述第一浸出液沉锂，得碳酸锂；用双氧水和硫酸选择性还原浸出所述第一浸出渣，得第二浸出液和第二浸出渣；调整所述第二浸出液的pH至4.2-4.5，用P204对所述第二浸出液经10-15级萃取，得P204萃余液和P204负载有机相；用硫酸反萃所述P204负载有机相，蒸发结晶，制得硫酸锰；调整所述P204萃余液的pH值至4.5-5，用C272对所述P204萃余液经14-18级萃取，得C272萃取液和C272负载有机相；用硫酸对所述C727负载有机相反萃得硫酸钴溶液，蒸发结晶，制得电池级硫酸钴；调整C272萃余液的pH值为5-5.5，对所述C272萃取液用P507萃取得P507负载有机相，所述P507负载有机相经硫酸反萃得硫酸镍溶液，蒸发结晶，得硫酸镍。在一些实施方式中，所述第一浸出步骤的温度为50℃-100℃。在一些实施方式中，所述高锰酸钾与三元废旧锂电池电芯粉末的质量比为0.2-1.2：1。在一些实施方式中，所述三元废旧锂电池电芯粉末的浸出时间为2h-12h。在一些实施方式中，所述选择还原浸出的温度为30℃-100℃。在一些实施方式中，对所述第一浸出渣进行还原浸出时所使用的硫酸加入量为理论量的0.9-1.1倍，对所述第一浸出渣进行还原浸出时所使用的双氧水加入量为理论量的1.1-1.4倍。在一些实施方式中，所述P204的浓度为20％-35％。在一些实施方式中，对所述P204负载有机相用硫酸选择性反萃，控制硫酸锰出口酸度为10g/L硫酸。在一些实施方式中，所述C272的浓度为20％-35％。在一些实施方式中，对所述C727负载有机相用硫酸反萃得硫酸钴溶液，控制硫酸钴出口pH＝3.5。其有益效果为：本专利技术将废旧锂离子电池选择性浸出后，浸出液经过沉锂，获得电池级碳酸锂；浸出渣经过选择性还原浸出，浸出终点pH控制在4.2-4.5，浸出液采用两段分馏萃取的工艺，首先采用二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)作为萃取剂萃取铜、铁、锰等杂质，才反萃时，采用选择性反萃，获得纯净的硫酸锰溶液，经过蒸发结晶，得到电池级硫酸锰产品；P204萃余液采用C272萃取钴，经反萃，得到纯净的硫酸钴溶液，经过蒸发结晶，得到电池级硫酸钴产品；C272萃余液即为纯净的硫酸镍溶液，经过蒸发结晶，获得电池级硫酸镍产品。本专利技术利用废旧锂离子电池为原料，首先选择性优先提锂，浸出渣采用选择性还原浸出，随后采用萃取方法，获得电池级镍钴锰的硫酸盐。该工程工艺简单，易实现工业化生产，不仅解决了锂高浓度富集回收的难题，而且实现了废旧锂离子电池无害化处置，有价金属得到有效回收利用。利用本专利技术提供的工艺条件和工艺参数，可实现高效优先提锂和制备电池级镍钴锰硫酸盐产品。附图说明图1是本专利技术一实施方式的一种废旧锂离子电池综合回收方法的流程示意图；图2是本专利技术一实施方式的一种废旧锂离子电池综合回收方法在不同温度下废旧电池的浸出效果示意图；图3是本专利技术一实施方式的一种废旧锂离子电池综合回收方法在高锰酸钾与三元废旧锂电池电芯粉末不同质量比的浸出效果示意图；图4是本专利技术一实施方式的一种废旧锂离子电池综合回收方法在不同时间下废旧电池的浸出效果示意图。具体实施方式如图1所示，一种废旧锂离子电池综合回收方法，包括：用硫酸和高锰酸钾浸出三元废旧锂电池电芯粉末的第一浸出，得第一浸出液和第一浸出渣。第一浸出步骤的温度为50℃-100℃。高锰酸钾与三元废旧锂电池电芯粉末的质量比为0.2-1.2：1。三元废旧锂电池电芯粉末的浸出时间为2h-12h。用碳酸钠对第一浸出液沉锂，得碳酸锂。用双氧水和硫酸选择性还原浸出第一浸出渣的第二浸出，得第二浸出液和第二浸出渣。第二浸出的温度为30℃-100℃。对浸出渣进行还原浸出时所使用的硫酸加入量为理论量的0.9-1.1倍，对浸出渣进行还原浸出时所使用的双氧水加入量为理论量的1.1-1.4倍。调整第二浸出液的pH至4.2-4.5，用P204对第二浸出液经10-15级萃取，得P204萃余液和P204负载有机相。P204的浓度为20％-35％。对P204负载有机相用硫酸选择性反萃，控制硫酸锰出口酸度为10g/L硫酸。用硫酸反萃P204负载有机相，蒸发结晶，制得硫酸锰。调整P204萃余液的pH值至4.5-5，用C272对P204萃余液经14-18级萃取，得C272萃取液和C272负载有机相。C272的浓度为20％-35％。对C727负载有机相用硫酸反萃得硫酸钴溶液，控制硫酸钴出口pH＝3.5。用硫酸对C727负载有机相反萃得硫酸钴溶液，蒸发结晶，制得电池级硫酸钴。调整C272萃余液的pH值为5-5.5，对C272萃取液用P507萃取得P507负载有机相，P507负载有机相经硫酸反萃得硫酸镍溶液，蒸发结晶，得硫酸镍。在本专利技术中的理论量为根据化学反应式的摩尔比所得出的量。下面，基于下述的实施例及详细说明本专利技术。下述的实施例是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧锂离子电池综合回收方法，其特征在于，包括：用硫酸和高锰酸钾第一次浸出三元废旧锂电池电芯粉末，得第一浸出液和第一浸出渣；用碳酸钠对所述第一浸出液沉锂，得碳酸锂；用双氧水和硫酸选择性还原浸出所述第一浸出渣，得第二浸出液和第二浸出渣；调整所述第二浸出液的pH至4.2‑4.5，用P204对所述第二浸出液经10‑15级萃取，得P204萃余液和P204负载有机相；用硫酸反萃所述P204负载有机相，蒸发结晶，制得硫酸锰；调整所述P204萃余液的pH值至4.5‑5，用C272对所述P204萃余液经14‑18级萃取，得C272萃取液和C272负载有机相；用硫酸对所述C727负载有机相反萃得硫酸钴溶液，蒸发结晶，制得电池级硫酸钴；调整C272萃余液的pH值为5‑5.5，对所述C272萃取液用P507萃取得P507负载有机相，所述P507负载有机相经硫酸反萃得硫酸镍溶液，蒸发结晶，得硫酸镍。

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池综合回收方法，其特征在于，包括：用硫酸和高锰酸钾第一次浸出三元废旧锂电池电芯粉末，得第一浸出液和第一浸出渣；用碳酸钠对所述第一浸出液沉锂，得碳酸锂；用双氧水和硫酸选择性还原浸出所述第一浸出渣，得第二浸出液和第二浸出渣；调整所述第二浸出液的pH至4.2-4.5，用P204对所述第二浸出液经10-15级萃取，得P204萃余液和P204负载有机相；用硫酸反萃所述P204负载有机相，蒸发结晶，制得硫酸锰；调整所述P204萃余液的pH值至4.5-5，用C272对所述P204萃余液经14-18级萃取，得C272萃取液和C272负载有机相；用硫酸对所述C727负载有机相反萃得硫酸钴溶液，蒸发结晶，制得电池级硫酸钴；调整C272萃余液的pH值为5-5.5，对所述C272萃取液用P507萃取得P507负载有机相，所述P507负载有机相经硫酸反萃得硫酸镍溶液，蒸发结晶，得硫酸镍。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池综合回收方法，其特征在于，所述第一浸出步骤的温度为50℃-100℃。3.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池综合回收方法，其特征在于，所述高锰酸钾与...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洁，王光辉，肇巍，王梦，王蒙蒙，谢宇充，徐燕，何霞，
申请(专利权)人：天齐锂业资源循环技术研发江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32