废旧钠离子电池综合回收方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧钠离子电池综合回收方法，包括将电池黑粉与预浸出剂混合研磨，再加入还原剂和氨液进行浸出，固液分离得到浸出液和固体，固体加酸溶解，固液分离得到碳渣和滤液，向滤液中加碱调节pH，分离得到氢氧化铝，继续向滤液中加碱调节pH，分离得到氢氧化锰，向浸出液中加入第一氧化剂、螯合剂和碱，进行蒸氨，固液分离得到含钴不溶物和含镍螯合物溶液。本发明专利技术通过电池黑粉与预浸出剂进行氨浸，将反应体系中Mn、Al沉淀，而Na、Ni、Co仍然存于浸出液中，能降低浸出液中有价金属化合物的分离和回收难度，大大缩减了后续沉淀分离的工序，再利用螯合剂与镍生成螯合物，使溶液中镍钴以不同物质共存，由此实现镍钴的高效分离。由此实现镍钴的高效分离。

【技术实现步骤摘要】
废旧钠离子电池综合回收方法


[0001]本专利技术属于电池回收
，具体涉及一种废旧钠离子电池综合回收方法。

技术介绍

[0002]废旧钠离子电池(NIBs)含有大量有价值的物质，例如钠，锰，镍，钴等，如果处理不当对环境具有严重影响，因此，无论是从经济角度还是从环境角度来看，废钠离子电池成为资源回收利用领域的一个重要研究方面。
[0003]目前，从废弃电池中回收有价金属的方法可以大致分为直接再生法、湿法冶金法和火法冶金法。直接再生法包括水热再生和固相再生，两者对于废弃正负极材料的纯度都有严格的要求，这限制了其在处理含有大量杂质的废电池的应用，火法冶金法由于不能彻底分类回收各种目标金属，因此像废弃锂离子电池(LIBs)、废弃钠离子电池之类含多种元素的废弃电池将无法进行深度处理，进一步限制了其在主流二次电池的回收应用。对于上述两类回收，湿法冶金工艺因其反应条件温和、操作方便、回收率高，已得到广泛应用。湿法冶金工艺中，一方面，基于热力学原理，一般向湿法浸出体系中加入过氧化氢、淀粉、葡萄糖等还原剂，虽然还原剂的加入可以有效地提高反应温度、浸出效率，但酸浸体系必然受到影响，容易造成二次污染，如生产有毒气酸性气体(Cl2、SO2、NO
x
)、有机废水，因此对环境构成威胁。另一方面，含碳材料(如碳基负极材料、导电剂、粘结剂、隔膜)能将废电池正极材料转化为金属元素或金属氧化物，相当一部分碳质材料不可避免地会残留下来，在焙烧中还原焙烧废金属，这将导致后续分离的复杂性和浸出的化学试剂的过度使用，降低回收率以及获得的有价金属的效率和纯度，也将进一步提高电池的回收成本，降低目标产品的质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种高效、环保的废旧钠离子电池综合回收方法。通过电池黑粉与预浸出剂进行氨浸，将反应体系中Mn、Al沉淀，而Na、Ni、Co仍然存于浸出液中，能降低浸出液中有价金属化合物的分离和回收难度，大大缩减了后续沉淀分离的工序，再利用螯合剂与镍生成螯合物，使溶液中镍钴以不同物质共存，由此实现镍钴的高效分离。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提出了一种废旧钠离子电池综合回收方法，包括以下步骤：
[0006]S1：将废旧钠离子电池进行前处理，得到电池黑粉；
[0007]S2：将所述电池黑粉与预浸出剂混合研磨，再加入还原剂和氨液进行浸出，固液分离得到浸出液和固体，所述固体加酸溶解，固液分离得到碳渣和滤液，向所述滤液中加碱调节pH，分离得到氢氧化铝，继续向所述滤液中加碱调节pH，分离得到氢氧化锰；所述预浸出剂为碳酸钠、硫酸铵、碳酸氢钠或碳酸氢铵中的一种或几种；
[0008]S3：向所述浸出液中加入第一氧化剂、螯合剂和碱，进行蒸氨，固液分离得到含钴不溶物和含镍螯合物溶液。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述前处理的过程为：废旧钠离子电池经拆解外壳、放电处理、蒸干电解液、破碎、分选出电池壳、集流体和所述电池黑粉。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述放电处理的过程如下：将废旧钠离子电池置于盐溶液中浸泡，进行化学放电，所述盐溶液为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠或磷酸钠中的一种或几种，所述盐溶液的浓度为0
‑
10wt％。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述蒸干电解液的具体过程为：将废旧钠离子电池送至加热设备进行热处理，至电池内部电解液蒸干，所述加热设备选自烧结炉、锟道窑炉、转炉、马弗炉、电炉或烘箱中的一种，加热的温度为100
‑
300℃，加热的时间为0.5
‑
40h。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S1中，所述分选采用多级振动筛筛分出电池壳、铝箔集流体，筛下物即为所述电池黑粉。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，向所述滤液中加碱调节pH至3.0
‑
5.0，分离得到所述氢氧化铝，向所述滤液中加碱调节pH至8.0
‑
12.0，分离得到所述氢氧化锰。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述研磨的时间为1
‑
12h。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述浸出的温度为30
‑
80℃。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述还原剂为亚硫酸钠、亚硫酸或亚硫酸锰中的一种或几种；优选的，所述还原剂的浓度为0.1
‑
3mol/L。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述酸为硫酸、盐酸、磷酸或硝酸中的一种或几种。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述滤液分离出所述氢氧化锰后，剩余滤液进行蒸发回收氨和钠盐。优选的，所述蒸发的温度为60
‑
120℃，进一步地，时间为0.5
‑
12h。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述预浸出剂的加入量为所述电池黑粉质量的0.01
‑
8％。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述电池黑粉与氨液的固液比1
‑
300g/L，所述氨液的浓度为0.01
‑
8mol/L。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S2中，所述浸出的体系中pH>11。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，所述螯合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二铵、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠或乙二胺四乙酸四铵中的一种或几种；优选的，所述浸出液中的镍与所述螯合剂的摩尔比为100：(90
‑
150)。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，所述第一氧化剂为过氧化氢、次氯酸钠或Cl2中的一种或几种；优选的，所述第一氧化剂的加入量为氧化所述浸出液中二价钴所需理论量的2
‑
20倍。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，还包括：向所述含镍螯合物溶液中加入亚铁盐和第二氧化剂，固液分离得到镍盐沉淀；其原理为氧化剂与亚铁反应生成羟基自由基和氢氧根、三价铁，羟基自由基是对螯合物进行破络氧化，氢氧根、三价铁与破络氧化后的二价镍生成铁酸镍沉淀(Ni
2+
+Fe
3+
+OH
‑
→
NiFe2O4)，进行分离回收镍盐。优选的，所述第二氧化剂为过氧化氢；进一步优选的，所述含镍螯合物溶液中的含镍螯合物、亚铁盐和第二氧化剂的摩尔量为10：(10
‑
30)：(60
‑
150)。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，加入所述碱调节所述浸出液的pH为8.0
‑
14.0。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，步骤S3中，所述蒸氨的温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧钠离子电池综合回收方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将废旧钠离子电池进行前处理，得到电池黑粉；S2：将所述电池黑粉与预浸出剂混合研磨，再加入还原剂和氨液进行浸出，固液分离得到浸出液和固体，所述固体加酸溶解，固液分离得到碳渣和滤液，向所述滤液中加碱调节pH，分离得到氢氧化铝，继续向所述滤液中加碱调节pH，分离得到氢氧化锰；所述预浸出剂为碳酸钠、硫酸铵、碳酸氢钠或碳酸氢铵中的一种或几种；S3：向所述浸出液中加入第一氧化剂、螯合剂和碱，进行蒸氨，固液分离得到含钴不溶物和含镍螯合物溶液。2.根据权利要求1所述的废旧钠离子电池综合回收方法，其特征在于，步骤S1中，所述前处理的过程为：废旧钠离子电池经拆解外壳、放电处理、蒸干电解液、破碎、分选出电池壳、集流体和所述电池黑粉。3.根据权利要求1所述的废旧钠离子电池综合回收方法，其特征在于，步骤S2中，向所述滤液中加碱调节pH至3.0
‑
5.0，分离得到所述氢氧化铝，向所述滤液中加碱调节pH至8.0
‑
12.0，分离得到所述氢氧化锰。4.根据权利要求1所述的废旧钠离子电池综合回收方法，其特征在于，步骤S2中，所述滤液分离出所述氢氧化锰后，剩余滤液进行蒸发回收氨和钠盐。5.根据权利要求1所述的废旧钠离子电池综合回收方法，其特征在于，步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，张学梅，谢英豪，李爱霞，钟应声，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：