一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸系统及方法，包括，浆料制作、一次酸浸、二次酸浸、高酸酸浸和压滤；其中，浆料为镍钴锰酸锂粉料、水与酸液混合料；所述一次酸浸在一次酸浸反应釜内进行，通过添加硫酸、双氧水，酸浸出镍钴锰锂；所述二次酸浸在二次酸浸反应釜进行，通过添加硫酸、双氧水，酸浸出镍钴锰锂。本发明专利技术提出的方法能在保证酸浸率的条件下显著提高产能，同时还降低了纯碱的使用量并减轻后续处理负担，在同等设备情况下，本发明专利技术连续酸浸的产量是间歇酸浸法的2.5倍以上；本发明专利技术连续酸浸出过程中的浸出效率为90％以上。发明专利技术连续酸浸出过程中的浸出效率为90％以上。发明专利技术连续酸浸出过程中的浸出效率为90％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸系统及方法


[0001]本专利技术属于三元锂电池回收利用领域，具体涉及到一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸系统及方法。

技术介绍

[0002]随着电动汽车的发展，报废的三元锂电池会越来越多。从这些报废电池经无害化破碎分选出来的三元正极材料、以及从生产过程中的三元正极材料报废料，其回收利用过程需经过酸浸，酸浸出镍钴锰锂金属盐溶液。
[0003]镍钴锰盐是三元前驱体的主要生产原料，而三元前驱体则是三元锂电池的主要生产原料。镍钴锰锂的酸浸一般采用硫酸+双氧水的工艺酸浸出镍钴锰锂。三元正极材料报废料的主要化学成分为镍钴锰酸锂LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，是一种含高价态镍钴锰的化合物，酸浸时需加还原剂将高价镍钴锰还原成正二价的镍钴锰，其还原剂可用双氧水、亚硫酸钠、或二氧化硫等。用双氧水作还原剂酸浸时反应式为：
[0004]2LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2+3H2SO4+H2O2＝2xNiSO4+2y CoSO4+2(1
‑
x
‑
y)MnSO4+Li2SO4+4H2O+O2[0005]酸浸液通常含有铝、铁等杂质，需要用纯碱将该酸浸液中和到PH等于4左右，经过萃取除杂，分离出镍钴锰和锂盐。酸浸可将大部分镍钴锰锂浸出，剩余的少量浸渣再经过高酸酸浸。但是，在酸浸生产过程中，浓硫酸加入水中稀释时产生热量，酸与原料的反应产生大量热量，酸与杂质特别是原料中的铝粉的反应也释放出大量热。液体温度的升高导致双氧水分解，双氧水的分解又释放出大量热量，这种连锁反应可能引起反应釜冒槽，使生产停滞，甚至出现安全环保事故。
[0006]同时，传统三元正极材料的酸浸一般采用硫酸+双氧水酸浸，工艺流程通常采用间歇式反应釜，酸浸过程中伴随大量放热，容易引起温度升高，此类间歇式酸溶的一次酸浸的液体温度能达到90℃以上，温度过高会造成双氧水分解浪费，其次，需等上次投料的一次酸浸结束、反应釜内料液压空，才能进行下一次投料，间隔时间长，设备生产效率较低。

技术实现思路

[0007]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0008]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0009]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，包括，
[0011]浆料制作、一次酸浸、二次酸浸、高酸酸浸和压滤；其中，
[0012]浆料为镍钴锰酸锂粉料、水与酸液混合料；
[0013]所述一次酸浸在一次酸浸反应釜内进行，通过添加硫酸、双氧水，酸浸出镍钴锰锂；
[0014]所述二次酸浸在二次酸浸反应釜进行，通过添加硫酸、双氧水，酸浸出镍钴锰锂；
[0015]所述一次酸浸和二次酸浸通过曝气法控制反应釜内反应温度，一次酸浸反应釜和二次酸浸反应釜连通；
[0016]所述一次酸浸、二次酸浸为连续酸浸、连续投料和连续出料。
[0017]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述浆料制作，包括，将高酸酸浸出液、镍钴锰酸锂粉料以及水充分搅拌，制得的混合料，即为浆料；其中，浆料pH为2～2.5，比重为1.3～1.4。
[0018]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述一次酸浸，包括，向一次酸浸反应釜内连续加入双氧水，其流量比例于注入的浆料流量，为浆料完全浸出所需理论计算量的45％，即：
[0019]双氧水流量＝浆料流量
×
单位体积的浆料完全浸出时所需双氧水理论量
×
0.45；
[0020]向一次酸浸反应釜连续注入浆料的流量每4小时可置换完一次反应釜内的液体。
[0021]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述一次酸浸，包括，
[0022]向一次酸浸反应釜连续加入硫酸，实现将浆料、双氧水和硫酸混合后pH控制在1～1.5，优选为1.25。
[0023]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述二次酸浸，包括向二次酸浸反应釜连续加入双氧水，与一次酸浸反应的双氧水流量相同；所述二次酸浸，还包括向第二次反应釜连续加入硫酸，将双氧水、硫酸以及来自一次反应釜溢出口的浆料混合后，pH控制在2～2.5，优选为2.25。
[0024]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述一次酸浸与二次酸浸，其反应釜容量相同，所述二次酸浸反应浆料酸浸滞留时间为4小时；
[0025]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述一次酸浸反应釜的溢出口连接到二次酸浸反应釜的浆料注入口，一次酸浸反应釜的注入口为原料浆料入口，二次酸浸反应釜的溢出口为酸浸后浆料流出口。
[0026]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述二次酸浸后，还包括压滤，具体为将二次酸浸反应釜溢出口连续流出的浆料，进行压滤，压滤后的浸渣用于后续的高酸酸浸工艺进行处理。
[0027]作为本专利技术所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法的一种优选方案，其中：所述高酸酸浸，包括，
[0028]向反应釜内投入的二次酸浸渣，加入液固比为3:1～5:1的水量打浆，连续均匀加入硫酸和双氧水，在6小时内硫酸用量为300g/L，双氧水加量是理论量的100％～120％；
[0029]在高酸酸浸6小时后，压滤出高酸浸出液和浸渣，浸出液为高酸酸浸出液用于浆料的制备，浸渣则环保处理掉。
[0030]本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供应用于权利要求1～9中任
一所述连续酸浸方法的连续酸浸系统。
[0031]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种应用于权利要求1～9中任一所述连续酸浸方法的连续酸浸系统，包括，
[0032]一次酸浸反应釜，包括，一次酸浸反应釜釜体、浆料进料装置、引风装置、搅拌电机、硫酸进料装置、双氧水进料装置、曝气装置和搅拌桨；其中，曝气装置设置于酸浸反应釜釜体底部；
[0033]二次酸浸反应釜，包括，一次酸浸反应釜釜体、引风装置、搅拌电机、硫酸进料装置、双氧水进料装置、曝气装置和搅拌桨；其中，曝气装置设置于酸浸反应釜釜体底部；
[0034]反应釜连通装置，一次酸浸反应釜和二次酸浸反应釜通过反应釜连通装置连通。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，其特征在于：包括，浆料制作、一次酸浸、二次酸浸、高酸酸浸和压滤；其中，浆料为镍钴锰酸锂粉料、水与酸液混合料；所述一次酸浸在一次酸浸反应釜内进行，通过添加硫酸、双氧水，酸浸出镍钴锰锂；所述二次酸浸在二次酸浸反应釜进行，通过添加硫酸、双氧水，酸浸出镍钴锰锂；所述一次酸浸和二次酸浸通过曝气法控制反应釜内反应温度，一次酸浸反应釜与二次酸浸反应釜连通；所述一次酸浸、二次酸浸为连续酸浸、连续投料和连续出料。2.如权利要求1所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，其特征在于：所述浆料制作，包括，将高酸酸浸出液、镍钴锰酸锂粉料以及水充分搅拌，制得的混合料，即为浆料；其中，浆料pH为2～2.5，比重为1.3～1.4。3.如权利要求1所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，其特征在于：所述一次酸浸，包括，向一次酸浸反应釜内连续加入双氧水，其流量比例于注入的浆料流量，为浆料完全浸出所需理论计算量的45％，即：双氧水流量＝浆料流量
×
单位体积的浆料完全浸出时所需双氧水理论量
×
0.45；向一次酸浸反应釜连续注入浆料的流量每4小时可置换完一次反应釜内的液体。4.如权利要求1所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，其特征在于：所述一次酸浸，包括，向一次酸浸反应釜连续加入硫酸，实现将浆料、双氧水和硫酸混合后pH控制在1～1.5，优选为1.25。5.如权利要求1所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，其特征在于：所述二次酸浸，包括向二次酸浸反应釜连续加入双氧水，与一次酸浸反应的双氧水流量相同；所述二次酸浸，还包括向第二次反应釜连续加入硫酸，将双氧水、硫酸以及来自一次反应釜溢出口的浆料混合后，pH控制在2～2.5，优选为2.25。6.如权利要求5所述采用曝气控制反应温度的连续酸浸方法，其特征在于：所述一次酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志安，闫修林，易飞鸿，关桦，朱振峰，杨徐烽，
申请(专利权)人：安徽西恩循环科技有限公司上海西恩科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：