一种废动力电池有价组分综合回收方法技术

本发明专利技术属于废动力电池回收技术领域，具体涉及一种废动力电池有价组分综合回收方法，包括：（1）将废动力电池原料与硫酸盐混合焙烧，得到焙砂；（2）对所述焙砂进行水浸，过滤得到镍钴锰渣和富锂溶液；（3）对所述镍钴锰渣进行酸浸，过滤得到酸浸液；（4）将所述酸浸液进行置换除铜处理，过滤得到除铜后液；（5）将所述除铜后液进行高温除杂和可选的深度除杂，得到含镍钴锰硫酸盐溶液；除杂反应温度为180

【技术实现步骤摘要】
一种废动力电池有价组分综合回收方法


[0001]本专利技术属于废动力电池回收
，具体涉及一种废动力电池有价组分综合回收方法。

技术介绍

[0002]动力电池作为新能源汽车的“心脏”，其使用量日益增长。锂元素作为动力电池的关键组成，在资源供给态势上有增无减。在锂资源的补给上，虽然加大了锂矿的开采，但一味寻求于自然资源，不符合资源可持续性发展战略。因此，多方国家着手废动力电池锂的低成本、高效回收，期望最大获利。
[0003]针对废动力电池锂的回收，大多采取后端回收方式，如CN 111261967 A对废锂电池进行还原酸浸，得到含镍/钴/锰/锂酸浸液，而后加入碱试剂沉淀镍钴锰，固液分离，得到富锂溶液，实现锂的回收；CN 114231744 A公开了废锂电池与硫酸铁盐在一定温度下焙烧，焙砂经水浸实现镍/钴/锰/锂与渣的分离富集。这几种方式虽能实现锂的回收，但存在镍/钴/锰等金属与锂同时富集，导致试剂消耗量大，成本高，且在锂与镍/钴/锰分离过程中，锂的损失率较高，导致锂的直收率低等问题。为改变后端回收存在的问题，不少专利公开了前端回收工艺，如，CN 112993428 A、CN 111463475 A公开了废锂电池与碳质还原剂在一定温度下进行碳热还原焙烧，使锂以碳酸锂形式存在，采取直接水浸或CO2水浸，实现锂的优先提取；该方法虽然理论上可行，但是因焙烧过程存在锂转型不彻底以及碳酸锂的水溶解度低，导致锂的回收率低（80%以下），且需要消耗大量水，方可实现锂最大的溶解。再如CN 111206148 A公开了废锂电池与硫酸铵、硫酸氢钾或硫酸氢钠在一定温度下焙烧，而后对焙砂进行水浸，实现锂与镍/钴/锰的分离；其虽然能实现锂与镍/钴/锰的分离，但存在环境污染大（如产生氨气）以及钾/钠等杂质引入过多等问题，导致后续碳酸锂制备过程存在硫酸钠过饱和结晶，使得相当部分锂因夹带损失于硫酸钠中，严重降低锂的回收率。
[0004]废动力电池除了含锂元素，还含有镍/钴/锰等战略金属，对其回收不可忽视。针对镍/钴/锰回收，主要采取的方式是萃取分离提纯，将钙/镁杂质剔除，分别得到电池级镍/钴/锰硫酸盐，如CN111334664A在焙烧提锂过程引入硫酸镁，虽能实现锂的优先提取，但额外增加大量镁杂质，势必增加后续萃取除杂负担，增加成本；从其技术路线可知，在镁的回收上单独增加了一条萃取线，在提锂上，又将其投入，造成内循环工艺浪费。该方法主要创新沿用镍钴矿制备电池级镍/钴硫酸盐传统路线，而废动力电池在杂质含量上远低于镍钴矿，如钙/镁/硅。也就是说，针对废动力电池体系，杂质脱除及镍/钴/锰回收可不采用萃取路线，直接制备满足电池用镍/钴/锰前驱体混合溶液；目前工艺复杂。
[0005]总之，如何在简化工艺且环保的情况下，获得一种高锂回收率同时高效回收镍钴锰且高杂质去除率的废动力电池回收方法，是本领域中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的锂镍钴锰回收率和杂质去除率有待提
高且工艺流程复杂的缺陷，提供一种废动力电池有价组分综合回收方法，该方法对废动力电池原料中锂/镍/钴/锰全组分进行高效回收，且锂/镍/钴/锰回收率高，同时对铁/铝/铜/氟/磷/钙/镁等杂质有效深度脱除，并可分别制备电池级碳酸锂和电池三元前驱体溶液，实现固废资源化；且工艺简单。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种废动力电池有价组分综合回收方法，包括以下步骤：（1）将废动力电池原料与硫酸盐混合焙烧，得到焙砂；（2）对所述焙砂进行水浸，过滤得到镍钴锰渣和富锂溶液；（3）对所述镍钴锰渣进行酸浸，过滤得到酸浸液；（4）将所述酸浸液进行置换除铜处理，过滤得到除铜后液；（5）将所述除铜后液进行高温除杂和可选的深度除杂，得到含镍钴锰硫酸盐溶液；其中，所述高温除杂的过程包括：在氧气存在下，加入硫酸钠进行除杂反应，以摩尔量计，所述硫酸钠的用量为体系溶液中铝摩尔量的1/3
‑
1倍，且溶液pH控制在1
‑
3，除杂反应温度为180
‑
250℃，除杂反应时间为1
‑
4h。
[0008]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（1）中，以摩尔量计，所述硫酸盐的用量为废动力电池原料中锂反应所需理论用量的1
‑
3倍。
[0009]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（1）中，所述硫酸盐包含第一硫酸盐和可选的第二硫酸盐，所述第一硫酸盐包括硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴中的至少一种，第二硫酸盐包括硫酸铁、硫酸铝和硫酸氢钠中的至少一种。
[0010]更优选地，以摩尔量计，所述第一硫酸盐的用量为废动力电池原料中锂反应所需理论用量的0.9
‑
1.2倍，第二硫酸盐的用量为废动力电池原料中锂反应所需理论用量的0.05
‑
0.2倍。
[0011]本专利技术所述废动力电池原料包括正极料。
[0012]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（1）中，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为500
‑
1000℃，焙烧时间为1
‑
6 h。
[0013]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（2）中，所述水浸的条件包括：液固比为2
‑
10 mL/g，水浸温度为20
‑
80℃，水浸时间为0.5
‑
2 h。
[0014]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（2）中还包括：在所述水浸之前，将焙砂进行研磨，所述研磨使得焙砂粒度在200目以上。
[0015]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（3）中，所述酸浸的过程包括：加入硫酸溶液，然后加入双氧水进行酸浸反应。
[0016]其中优选地，以摩尔量计，硫酸溶液中硫酸用量为镍钴锰渣反应所需酸理论用量的1
‑
1.2倍，且使得液固比为3
‑
10 mL/g。
[0017]其中优选地，酸浸反应温度为30
‑
90℃，酸浸反应时间为1
‑
3h，终点pH控制在1.5
‑
3。
[0018]其中优选地，双氧水的用量为体系溶液的3
‑
8vol.%。
[0019]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述置换除铜处理的过程包括：加入除铜剂进行反应，反应温度为30
‑
90℃，反应时间为1
‑
4h。
[0020]优选地，以摩尔量计，除铜剂用量为酸浸液中铜置换反应所需理论用量的1
‑
2倍。
[0021]优选地，所述除铜剂为铁粉、镍粉和锰粉中的至少一种。
[0022]步骤（5）中，优选地，除杂反应温度为210
‑
250℃。
[0023]步骤（5）中，优选地，以摩尔量计，所述硫酸钠的用量为体系溶液中铝摩尔量的0.4
‑
0.6倍。
[0024]在本专利技术一些优选实施方式中，步骤（5）所述高温除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废动力电池有价组分综合回收方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将废动力电池原料与硫酸盐混合焙烧，得到焙砂；（2）对所述焙砂进行水浸，过滤得到镍钴锰渣和富锂溶液；（3）对所述镍钴锰渣进行酸浸，过滤得到酸浸液；（4）将所述酸浸液进行置换除铜处理，过滤得到除铜后液；（5）将所述除铜后液进行高温除杂和可选的深度除杂，得到含镍钴锰硫酸盐溶液；其中，所述高温除杂的过程包括：在氧气存在下，加入硫酸钠进行除杂反应，以摩尔量计，所述硫酸钠的用量为体系溶液中铝摩尔量的1/3
‑
1倍，且溶液pH控制在1
‑
3，除杂反应温度为180
‑
250℃，除杂反应时间为1
‑
4h。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为500
‑
1000℃，焙烧时间为1
‑
6 h；和/或，步骤（1）中，以摩尔量计，所述硫酸盐的用量为废动力电池原料中锂反应所需理论用量的1
‑
3倍；和/或，所述废动力电池原料包括正极料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述硫酸盐包含第一硫酸盐和可选的第二硫酸盐，所述第一硫酸盐包括硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴中的至少一种，第二硫酸盐包括硫酸铁、硫酸铝和硫酸氢钠中的至少一种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以摩尔量计，所述第一硫酸盐的用量为废动力电池原料中锂反应所需理论用量的0.9
‑
1.2倍，第二硫酸盐的用量为废动力电池原料中锂反应所需理论用量的0.05
‑
0.2倍。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述水浸的条件包括：液固比为2
‑
10 mL/g，水浸温度为20
‑
80℃，水浸时间为0.5
‑
2 h；和/或，步骤（2）中还包括：在所述水浸之前，将焙砂进行研磨，所述研磨使得焙砂粒度在200目以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓超群，王海北，李诗丽，邹小平，蒋应平，朱坤娥，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：