一种从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法技术

本发明专利技术公开一种从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法，包括以下步骤：将三元材料正极粉与水混合打浆，得到浆料A；再向浆料A中加入浓硫酸和双氧水浸出得到镍钴锰混合溶液，过滤得到浸出液B；将浸出液B用有机萃取剂萃取，得到负载有机相C和萃余水相D；将负载有机相C用稀硫酸进行洗涤和反萃，得到反萃液E；用中和剂调节反萃液E的pH值至4以上，分离得到滤液F；向滤液F中加入硫化物调节pH至5以上，分离得到滤液I；向滤液I中加入碱液和氧化剂调节pH值至9以上，形成二氧化锰沉淀。本发明专利技术方法中，三元材料正极粉经过萃取除杂氧化沉淀后回收得到的二氧化锰，回收率在80％以上，纯度在99％以上，可在工业上作为原辅料使用。可在工业上作为原辅料使用。可在工业上作为原辅料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法


[0001]本专利技术涉及电池材料回收领域，具体涉及一种从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法。

技术介绍

[0002]镍钴锰三元电池是新一代的绿色动力电池，在新能源汽车领域中日益显示出重要作用。镍钴锰三元电池经过5
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8年后，容量衰减为80％以下，便成为报废电池，需要进行回收。
[0003]三元正极材料LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2中，Co元素防止阳离子混排，Ni元素保证了高容量，Mn元素保证了稳定结构，电化学性能和热稳定性较好、材料成本低，是理想的三元正极材料。在回收过程中，其中的镍、钴已经有较成熟的方法回收提纯，锰元素往往以废水形式排放，如目前大多数厂家对三元正极材料的回收，一般是采用浸出萃取法，镍和钴以高浓度的硫酸镍、硫酸钴形式提纯，锰则在反杂废水中排出，得不到回收。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法，解决现有技术中三元正极材料中的锰难以回收的技术问题。
[0005]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]包括以下步骤：
[0007](1)将三元材料正极粉与水混合打浆，得到浆料A；
[0008](2)再向浆料A中加入浓硫酸和双氧水浸出得到镍钴锰混合溶液，过滤得到浸出液B；
[0009](3)将浸出液B用有机萃取剂萃取，得到负载有机相C和萃余水相D；
[0010](4)将负载有机相C用稀硫酸进行洗涤和反萃，得到反萃液E；
[0011](5)用中和剂调节反萃液E的pH值至4以上，分离得到滤液F；
[0012](6)向滤液F中加入硫化物调节pH至5以上，分离得到滤液I；
[0013](7)向滤液I中加入碱液和氧化剂，调节pH值至9以上，形成二氧化锰沉淀，分离回收即可。
[0014]进一步地，步骤(1)中，水采用纯水，三元材料正极粉与纯水的质量比例为1：(2～4)。
[0015]进一步地，步骤(2)中，浸出温度为85℃～95℃，浸出时间为0.5～1.5h。
[0016]进一步地，步骤(2)中，双氧水与浆料A的比例为1ml:(9～11)g；浓硫酸与三元材料正极粉的质量比为1:(1～1.5)。
[0017]进一步地，步骤(3)中，有机萃取剂是P204萃取剂与质量分数32％的液碱溶液混合皂化制得的；浸出液B、P204萃取剂和液碱溶液的体积比为1000：(1800～2200)：(50～80)。
[0018]进一步地，步骤(4)中，洗涤采用1mol/L的第一稀硫酸，第一稀硫酸与负载有机相C
的体积比为1:(4～6)；反萃采用4mol/L的第二稀硫酸，第二稀硫酸与负载有机相C的体积比为1:(8～12)。
[0019]进一步地，步骤(5)中，采用质量分数为8％的液碱溶液调节反萃液E的pH值至4～5。
[0020]进一步地，步骤(6)中，硫化物为硫化钠或者硫化铵，调节pH值5～6。
[0021]进一步地，步骤(7)中，通入氧气作为氧化剂。
[0022]进一步地，步骤(7)中，碱液的质量分数为32％；pH值为9.5～10.5。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0024]本专利技术体系中，先通过酸浸将三元材料正极粉在强酸环境下溶解，得到酸浸液，然后将酸浸液用皂化后的有机萃取剂进行萃取，将镍钴从体系中分离开。萃取剂中剩下的元素为大量锰和其他杂质金属离子，接着用硫酸将萃取剂中的大量锰和其他杂质金属离子洗涤反萃到硫酸溶液中，最后对硫酸溶液进行除杂氧化沉淀，去除金属杂质，得到纯度较高的二氧化锰。本专利技术方法中，三元材料正极粉经过萃取除杂氧化沉淀后回收得到的二氧化锰，回收率在80％以上，纯度在99％以上，可以在工业上作为原辅料使用。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]参见图1，本专利技术提供一种从三元材料正极粉中回收高纯度二氧化锰的方法，具体包括以下步骤：
[0028](1)、将三元材料正极粉与纯水混合打浆，得到浆料A；
[0029](2)再向浆料A中加入浓硫酸和双氧水浸出得到镍钴锰混合溶液，抽滤取滤液，得到浸出液B。
[0030](3)、将(2)中浸出液B用有机萃取剂萃取，得到负载有机相C和萃余水相D。
[0031](4)、将负载有机相C用稀硫酸进行洗涤和反萃，得到富含锰的反萃液E。
[0032](5)、加入中和剂，调节富含锰的反萃液E的pH值，除去铁铝等杂质金属离子，压滤，分离滤渣G，得到除杂后滤液F。
[0033](6)、直接向除杂后滤液F中加入硫化物，调节pH，除去滤液F中的铜等杂质，压滤，分离滤渣H，得到除杂后滤液I。
[0034](7)、向滤液I中加入浓碱调节pH至9以上，并通入氧气氧化，得到二氧化锰沉淀。
[0035]本专利技术在步骤(7)中，将除杂后的反萃液中的锰以二氧化锰沉淀形式回收，锰被氧化为+4价，在碱性环境下以二氧化锰形式沉淀。
[0036]优选地，步骤(1)中，三元材料正极粉与纯水的质量比例为1：(2～4)，进一步优选为1:(2.5～3.5)。
[0037]优选地，步骤(2)中，浓硫酸浸出控制温度为85℃以上，优选85℃～95℃；浸出时进
行搅拌，搅拌频率优选为400Hz；浸出时间为0.5～1.5h；浸出过程中可加入适量双氧水以促进正极粉溶解，优选双氧水与浆料A的比例为1ml:(9～11)g，进一步优选为1ml:(9.5～10.5)g。三元材料正极粉与浓硫酸(98wt％)的质量比为1:(1～1.5)，进一步优选为1:(1～1.2)。
[0038]优选地，本专利技术步骤(3)中，有机萃取剂是P204萃取剂与质量分数32％的液碱溶液混合皂化制得的；浸出液B、P204萃取剂和液碱溶液的体积比为1000：(1800～2200)：(50～80)。
[0039]本专利技术在步骤(3)中，负载有机相C内主要含大量锰元素，以及铁铝铜等其他杂质元素，具体地，负载有机相C内主要含10g/L以上锰元素，以及50mg/L以下铁元素，40mg/L以下铝元素，10mg/L以下铜元素。
[0040]在步骤(3)中，萃余水相D主要含大量镍元素和大量钴元素，几乎不含其他杂质金属元素，具体地，萃余水相D主要含10g/L以上镍元素和10g/L以上钴元素，以及小于1mg/L铁元素，小于1mg/L铝元素，小于1mg/L铜元素。
[0041]本专利技术步骤(3)中，能够完成镍钴和锰的分离，且萃余水相D中主要成分为镍钴，其它杂质含量低，利于后续分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将三元材料正极粉与水混合打浆，得到浆料A；(2)再向浆料A中加入浓硫酸和双氧水浸出得到镍钴锰混合溶液，过滤得到浸出液B；(3)将浸出液B用有机萃取剂萃取，得到负载有机相C和萃余水相D；(4)将负载有机相C用稀硫酸进行洗涤和反萃，得到反萃液E；(5)用中和剂调节反萃液E的pH值至4以上，分离得到滤液F；(6)向滤液F中加入硫化物调节pH至5以上，分离得到滤液I；(7)向滤液I中加入碱液和氧化剂，调节pH值至9以上，形成二氧化锰沉淀，分离回收即可。2.根据权利要求1所述的从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法，其特征在于，步骤(1)中，水采用纯水，三元材料正极粉与纯水的质量比例为1：(2～4)。3.根据权利要求1所述的从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法，其特征在于，步骤(2)中，浸出温度为85℃～95℃，浸出时间为0.5～1.5h。4.根据权利要求1所述的从三元材料正极粉中回收二氧化锰的方法，其特征在于，步骤(2)中，双氧水与浆料A的比例为1ml:(9～11)g；浓硫酸与三元材料正极粉的质量比为1:(1～1.5)。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，刘长来，夏诗忠，康军，陈琳，邓玉龙，
申请(专利权)人：骆驼集团资源循环襄阳有限公司，
类型：发明
国别省市：