一种镍和锂的分离方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种镍和锂的分离方法及其应用，所述分离方法包括如下步骤：(1)将萃取试剂与碱性化合物进行皂化反应，得到皂化萃取剂；所述萃取试剂中包含特定的羧酸类化合物；(2)采用步骤(1)得到的皂化萃取剂对镍锂料液进行萃取，分层，得到负载有机相和萃余水相；(3)用反萃剂对步骤(2)得到的负载有机相进行反萃取，得到金属离子富集溶液和再生有机相；整个分离过程操作简便、酸耗低、对环境友好；所述分离方法对镍和锂分离效果好，分离系数高，反萃酸度低，而且所用的萃取试剂水溶性低，稳定，再生后可循环使用，有利于降低分离成本，适合大批量应用。批量应用。

【技术实现步骤摘要】
一种镍和锂的分离方法及其应用


[0001]本专利技术属于金属离子分离和提纯
，具体涉及一种镍和锂的分离方法及其应用。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池已经广泛应用于各个领域，尤其是随着新能源汽车的使用量增加，锂离子电池的废弃量也呈逐年递增趋势。据调查，全世界每年废弃的锂离子电池在十亿只以上，废旧锂离子电池的再处理及各金属的分离与回收是一项重要的资源再生工作。此外，废旧锂离子电池的电极材料一旦进入到环境中，很可能对环境造成严重污染。因此，对废旧锂离子电池中的贵金属进行回收和再利用，既可以保护环境又可以节省资源，具有较好的经济前景。
[0003]从废旧锂离子电池中回收镍等贵金属的主要方法有焚烧法和湿法冶金法。焚烧法因设备复杂、能耗高、污染大等问题，应用受到限制；湿法冶金法简便易行，成本低，具有较乐观的应用前景。湿法冶金中关键技术之一是如何实现金属离子的有效分离，现有湿法冶金工艺中，用于分离金属离子的方法主要有化学沉淀法、膜分离技术、离子交换法、吸附法和溶剂萃取法等。
[0004]CN111018204A公开了一种以化学沉淀法与膜分离法联合处理电镀废水的方法，电镀废水先用化学沉淀法处理后，再用电渗析膜分离处理，经化学沉淀法处理后的废水中铬、铜、锌、镍等重金属离子的浓度小于5mg/L即可排放，比传统的化学法处理电镀废水分别减少40％的氧化药剂用量，50％的还原药剂用量，以及50％的电镀污泥量，具有成本低，造作简单等优点，但是由于沉淀剂的选择和环境等影响，分离效果往往不是很理想，而且需要对产生的沉淀做进一步的处理，否则很容易造成二次污染。
[0005]CN110527836A公开了一种离子交换法回收废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的方法，通过对废旧镍钴锰锂离子电池拆解、放电、破碎后浸出，浸出液采用镍粉或钴粉置换除铜，有价金属碱溶液做中和剂水解除铁铝；螯合树脂用氢氧化锂溶液再生、硫酸反洗得镍钴锰混合液；树脂吸附后溶液中的锂以氢氧化锂形式回收。这种方法实现了电池剥离浸出一步完成，且浸出液除杂和有价金属分离提取过程中不会引入杂质元素，避免了锂因吸附而进入镍钴锰溶液，也避免了使用氢氧化钠造成溶液中钠离子含量高；镍、钴、锰回收率达到98％以上，锂回收率90％以上，但是使用的离子交换剂螯合树脂很容易氧化失效，再生频繁会使得整体过程操作费用过高，成本高，不利于工业化应用。
[0006]溶剂萃取法具有选择性高、可连续自动化操作，易于工业化等特点，成为当前从废旧电池中回收镍等贵金属的研究热点。CN109055746A公开了一种从高镍锂离子电池正极废料中回收有价金属的方法，首先利用溶剂萃取法从高镍浸出液中选择性提取出锰和钴，萃取体系为P507或P204或Cyanex272与磺化煤油；然后，萃余液中镍和锂进一步采用溶剂萃取法分离；最后，将萃取分离得到的锰和钴采用选择性氧化沉淀法将锰离子沉淀，实现钴和锰的分离，具有体系简单、分离效果好、操作工艺步骤简单的优点，实现了高镍锂离子电池废
料中镍、钴、锰和锂资源的全组分高效回收。但是这种方法选用的萃取剂萃取镍的时候会带很多的锂上去，需要用大量的酸把锂洗下来，这样一来就造成了镍的萃取成本高，回收率低等不足，并且镍和锂的分离效率也有待提高。
[0007]因此，开发一种酸耗低、萃取效率高并且成本低的镍和锂的分离方法，以提高镍锂的分离效率和回收率，成为本领域研究的重点。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种镍和锂的分离方法及其应用，所述分离方法利用一种特定结构的羧酸类化合物作为萃取剂，经过皂化和萃取等手段的结合，成功对镍锂料液中的镍和锂进行了分离，整个分离过程具有操作简单、环境友好和成本低等优势。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种镍和锂的分离方法，所述分离方法包括如下步骤：
[0011](1)将萃取试剂与碱性化合物进行皂化反应，得到皂化萃取剂；
[0012]所述萃取试剂中包含具有如式Ⅰ所示结构的羧酸类化合物中的任意一种或至少两种的组合：
[0013][0014]其中，m、n各自独立地选自1～21的整数，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20或21；且10≤m+n≤22；
[0015](2)采用步骤(1)得到的皂化萃取剂对镍锂料液进行萃取，分层，得到负载有机相和萃余水相；所述萃余水相中含有锂离子；
[0016](3)用反萃剂对步骤(2)得到的负载有机相进行反萃取，得到金属离子富集溶液和再生有机相；所述金属离子富集溶液中含有镍离子。
[0017]本专利技术提供的镍和锂的分离方法主要包括三个步骤，步骤(1)将萃取试剂和碱性化合物进行皂化反应，控制萃取试剂的酸性不宜过高；所述萃取试剂中包含的羧酸类化合物中碳链长度大于等于10且小于等于22，在此范围内羧酸类化合物中的任意一种或至少两种的组合保持一种液体状态；步骤(2)采用皂化萃取剂对镍锂料液进行萃取，分层，得到负载有机相和萃余水相，其中萃余水相中含有锂离子，这一步骤将镍和锂分离；步骤(3)利用反萃剂对上述负载有机相进行反萃取，一方面得到含有镍离子的金属离子富集溶液，另一方面，使有机相再生，利于循环使用降低成本。整个分离过程酸耗低、操作简单、成本低，且镍和锂的分离效果好。
[0018]优选地，所述m和n各自独立地为2～20的整数，例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、17、18或19等。
[0019]优选地，所述m和n各自独立地为2～10的整数。
[0020]作为本专利技术的优选技术方案，所述羧酸类化合物中的m和n各自独立地为2～10的
整数，此时得到的萃取试剂萃取效率最高，一方面如果m和n过高，羧酸类化合物中的非极性基团过大，流动性能不好，影响萃取效率；另一方面如果m和n过低，得到的羧酸类化合物在水中溶解度过好，很难分相得到有机相和萃余水相，影响萃取效果。
[0021]优选地，所述羧酸类化合物选自如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：
[0022][0023]优选地，所述萃取试剂中还包括稀释剂。
[0024]优选地，所述稀释剂包括稀释剂Escaid 110、溶剂油、甲苯、己烷、庚烷、十二烷或煤油中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为煤油和/或十二烷。
[0025]优选地，所述煤油包括磺化煤油。
[0026]优选地，所述萃取试剂中羧酸类化合物的体积百分含量为5～30％，例如6％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％、21％、23％、25％、27％或29％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0027]优选地，步骤(1)所述碱性化合物包括无机碱。
[0028]优选地，所述无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的任意一种或至少两种的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍和锂的分离方法，其特征在于，所述分离方法包括如下步骤：(1)将萃取试剂与碱性化合物进行皂化反应，得到皂化萃取剂；所述萃取试剂中包含具有如式Ⅰ所示结构的羧酸类化合物中的任意一种或至少两种的组合：其中，m、n各自独立地选自1～21的整数，且10≤m+n≤22；(2)采用步骤(1)得到的皂化萃取剂对镍锂料液进行萃取，分层，得到负载有机相和萃余水相；所述萃余水相中含有锂离子；(3)用反萃剂对步骤(2)得到的负载有机相进行反萃取，得到金属离子富集溶液和再生有机相；所述金属离子富集溶液中含有镍离子。2.根据权利要求1所述的分离方法，其特征在于，所述m和n各自独立地为2～20的整数；优选地，所述m和n各自独立地为2～10的整数；优选地，所述羧酸类化合物选自如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：3.根据权利要求1或2所述的分离方法，其特征在于，所述萃取试剂中还包括稀释剂；优选地，所述稀释剂包括稀释剂Escaid 110、溶剂油、甲苯、己烷、庚烷、十二烷或煤油中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为煤油和/或十二烷；优选地，所述煤油包括磺化煤油；优选地，所述萃取试剂中羧酸类化合物的体积百分含量为5～30％。4.根据权利要求1～3任一项所述的分离方法，其特征在于，步骤(1)所述碱性化合物包括无机碱；优选地，所述无机碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1～4任一项所述的分离方法，其特征在于，步骤(2)所述皂化萃取剂和镍锂料液的体积比为1:(0.1～10)；优选地，步骤(2)所述萃余水相的pH值为5.5～7.5；优选地，步骤(2)所述萃取在搅拌条件下进行；优选地，所述搅拌的速度为100～250rpm/min；
优选地，所述萃取的时间为5～30min；优选地，步骤(2)所述萃取为多级逆流萃取；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪，
申请(专利权)人：苏州博萃循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：