一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法及系统，涉及退役动力蓄电池稀贵金属回收技术领域，所述方法包括预处理、除杂配酸、去铜铁铝、逆流提取、沉镍和沉锂。本发明专利技术通过酸浸出的方法获得金属溶液，以离心式提取设备为核心装置，通过离心萃取逆流工艺组合，分阶段提取退役动力锂电池中的金属盐；本发明专利技术的最终产品包括硫酸镍，硫酸钴，硫酸锰，纯度均达到甚至超越电池工业标准。纯度均达到甚至超越电池工业标准。纯度均达到甚至超越电池工业标准。

【技术实现步骤摘要】
一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法及系统


[0001]本专利技术涉及退役动力蓄电池稀贵金属回收
，尤其涉及一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法及系统。

技术介绍

[0002]锂离子动力电池由于能量密度高、寿命长、安全等优点，在汽车领域逐步普及。我国目前已成为世界第一大新能源汽车产销国，2017年，我国新能源汽车销售接近30万辆，2018年和2019年销量也已突破百万大关，动力电池产销量随之逐年攀升。动力电池蓄寿命一般为3～5年，2018年后，进入规模化退役阶段。据统计，2019年退役动力锂电池达到15.8GWh，预计2025年动力电池回收规模将接近90GWh，其中三元动力电池占68％。从环境和资源角度来看，大规模报废的动力电池具有很高的回收价值。三元动力电池中提取回收的稀贵金属主要是镍、钴、锰、锂等，质量占比分别为12％、5％、 7％和1.2％。根据《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》，镍、钴、锰的综合回收率应不低于98％。经测算，2020～2025年，镍、钴、锰、锂等稀贵金属回收市场空间约400亿元，市场潜能巨大。因此，对退役动力蓄电池中的稀贵金属镍、钴、锰、锂等进行回收、循环利用，是解决我国锂、镍、钴等资源不足的有效手段，国家为此专门出台了相关政策，予以支持。
[0003]退役动力蓄电池稀贵金属工艺主要有火法与湿法两种。火法处理工艺所得产品为金属合金，主要用于化工行业，只能少量用于电池工业。湿法处理工艺所得产品主要为电池正极材料前驱体或部分金属盐，可直接进入电池工业，实现循环利用，并且相对火法，综合成本具有优势。湿法处理中，镍钴锰提取工艺还在优化、深入研究当中，规模化工业应用也在逐步展开，随着萃取剂技术的发展，离心式溶剂提取工艺越来越得到重视。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法及系统，属于湿法处理工艺。通过酸浸出的方法获得金属溶液，以离心式提取设备为核心装置，通过离心萃取逆流工艺组合，分阶段提取退役动力锂电池中的金属盐，最终产品达到电池工业标准的电池原材料，包括硫酸镍，硫酸钴，硫酸锰，纯度均达到甚至超越电池工业标准。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，包括如下步骤：
[0006]对退役动力蓄电池的正极片进行预处理，得到正极粉料；
[0007]使用氢氧化钠溶液对所述正极粉料进行碱洗，去除F，Al等杂质，得到母液；
[0008]在母液中加入浓H2SO4及H2O2并进行压滤分离，得到除渣液；
[0009]使用还原料还原并回收除渣液中的铜元素，得到除铜液；
[0010]在除铜液中加入碱液与H2O2并搅拌过滤，得到除铁铝液；
[0011]对除铁铝液进行逆流提取，提取除铁铝液中的锰元素、钴元素，得到萃锰钴余液；
[0012]对萃锰钴余液进行沉镍处理，回收萃锰钴余液中镍元素，得到沉镍母液；
[0013]对沉镍母液进行沉锂处理，回收沉镍母液中的锂元素，得到沉锂母液。
[0014]进一步地，对退役动力蓄电池的正极片进行预处理，得到正极粉料，包括：
[0015]对退役动力蓄电池三元正极片进行热解、超声、破碎和筛分，得到正极粉料。
[0016]进一步地，使用氢氧化钠溶液对所述正极粉料进行碱洗，去除F，Al等杂质，得到母液，包括：
[0017]将正极粉料和氢氧化钠溶液按质量比1:4～1:6混合并搅拌，得到碱洗液；
[0018]对碱洗液进行固液压滤，得到杂质沉淀物和母液；
[0019]对杂质沉淀物进行洗涤得到洗涤液，回收洗涤液并与母液混合。
[0020]进一步地，氢氧化钠溶液的浓度为1％～6％质量浓度。
[0021]进一步地，使用氢氧化钠溶液对所述正极粉料进行碱洗，去除F，Al等杂质，得到母液之后，包括：
[0022]将所述杂质沉淀物与H2SO4和Ca(OH)2分别混合形成沉淀悬浮液，对所述沉淀悬浮液进行压滤分离，得到工业废渣。
[0023]进一步地，还原料包括还原铁粉。
[0024]进一步地，在除铜液中加入碱液与H2O2并搅拌过滤，得到除铁铝液，包括：
[0025]在除铜液中加入H2O2和质量浓度20％～35％的NaOH碱液并搅拌，得到悬浮液；
[0026]对悬浮液进行压滤分离，得到沉淀物滤渣和除铁铝液；
[0027]对沉淀物滤渣进行多次洗涤和过滤得到洗涤液，将洗涤液和除铁铝液混合。
[0028]进一步地，对除铁铝液进行逆流提取，提取除铁铝液中的锰元素、钴元素，得到萃锰钴余液，包括：
[0029]将除铁铝液依次经过第一萃取剂逆流萃取、水洗、第一洗涤液洗涤和第一反萃液萃取后，得到负锰反萃液和萃锰余液；
[0030]对负锰反萃液进行蒸发浓缩后得到含锰金属盐。
[0031]进一步地，对除铁铝液进行逆流提取，提取除铁铝液中的锰元素、钴元素，得到萃锰钴余液，还包括：
[0032]将第二萃取剂和萃锰余液逆流混合，进行多级逆流萃取，萃取后进行油水分离得到负钴有机相和萃锰钴余液，萃锰余液与第二取剂的流比为5:1～1:5，第二萃取剂包括二 (2,4,4三甲基戊基)膦酸和磺化煤油，第二萃取剂中磺化煤油的质量百分比为50％～80％；
[0033]使用工业用水对负钴有机相进行离心水洗，工业用水与负钴有机相的流比为2:1～ 1:2；
[0034]使用第二洗涤液对负钴有机相进行多级离心盐洗分离，第二洗涤液和负钴有机相的流比为4:1～1:4，第二洗涤液为质量浓度3％～20％的硫酸钴溶液。
[0035]使用第二反萃液对多级离心盐洗分离后的负钴有机相进行多级钴反萃，第二反萃液与负钴有机相的流比为3:1～1:3，第二反萃液为0.2～1mol/L的硫酸溶液；
[0036]对多级钴反萃后的第二反萃液进行蒸发浓缩，得到钴产品；
[0037]回收负钴有机相经过多级锰反萃后得到的第二萃取剂并循环利用。
[0038]进一步地，对萃锰钴余液进行沉镍处理，回收萃锰钴余液中镍元素，得到沉镍母液，包括：
[0039]在萃锰钴余液中加入碱液并搅拌，得到氢氧化镍沉淀悬浮液；
[0040]对氢氧化镍沉淀悬浮液进行多次洗涤和过滤，得到镍渣和沉镍母液；
[0041]对镍渣进行硫酸重溶和蒸发浓缩，得到镍盐产品。
[0042]进一步地，对沉镍母液进行沉锂处理，回收沉镍母液中的锂元素，得到沉锂母液，包括：
[0043]在沉镍母液中加入碳酸钠溶液并搅拌，得到碳酸锂沉淀悬浮液；
[0044]对碳酸锂沉淀悬浮液进行多次洗涤和过滤，得到碳酸锂和沉锂母液；
[0045]将沉锂母液混入碳酸钠溶液循环使用。
[0046]另一方面，本专利技术还公开了一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的系统，包括预处理装置、碱洗装置、配酸装置、除铜装置、除铁铝装置、逆流提取装置、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对退役动力蓄电池的正极片进行预处理，得到正极粉料；使用氢氧化钠溶液对所述正极粉料进行碱洗，去除F，Al等杂质，得到母液；在所述母液中加入浓H2SO4及H2O2并进行压滤分离，得到除渣液；使用还原料还原并回收除渣液中的铜元素，得到除铜液；在除铜液中加入碱液与H2O2并搅拌过滤，得到除铁铝液；对所述除铁铝液进行逆流提取，提取除铁铝液中的锰元素、钴元素，得到萃锰钴余液；对所述萃锰钴余液进行沉镍处理，回收萃锰钴余液中镍元素，得到沉镍母液；对所述沉镍母液进行沉锂处理，回收沉镍母液中的锂元素，得到沉锂母液。2.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的对退役动力蓄电池的正极片进行预处理，得到正极粉料，包括：对退役动力蓄电池三元正极片进行热解、超声、破碎和筛分，得到正极粉料。3.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的使用氢氧化钠溶液对所述正极粉料进行碱洗，去除F，Al等杂质，得到母液，包括：将所述正极粉料和氢氧化钠溶液按质量比1:4～1:6混合并搅拌，得到碱洗液；对碱洗液进行固液压滤，得到杂质沉淀物和母液；对所述杂质沉淀物进行洗涤得到洗涤液，回收洗涤液并与母液混合。4.根据权利要求3所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为1％～6％质量浓度。5.根据权利要求3所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的使用氢氧化钠溶液对所述正极粉料进行碱洗，去除F，Al等杂质，得到母液之后，包括：将所述杂质沉淀物依次与H2SO4和Ca(OH)2混合形成沉淀悬浮液，对所述沉淀悬浮液进行压滤分离，得到工业废渣。6.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述还原料包括还原铁粉。7.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的在除铜液中加入碱液与H2O2并搅拌过滤，得到除铁铝液，包括：在除铜液中加入H2O2和质量浓度20％～35％的NaOH碱液并搅拌，得到悬浮液；对所述悬浮液进行压滤分离，得到沉淀物滤渣和除铁铝液；对所述沉淀物滤渣进行多次洗涤和过滤得到洗涤液，将洗涤液和除铁铝液混合。8.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的对所述除铁铝液进行逆流提取，提取除铁铝液中的锰元素、钴元素，得到萃锰钴余液，包括：将所述除铁铝液依次经过第一萃取剂逆流萃取、水洗、第一洗涤液洗涤和第一反萃液萃取后，得到负锰反萃液和萃锰余液；
对所述负锰反萃液进行蒸发浓缩后得到含锰金属盐。9.根据权利要求8所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的对所述除铁铝液进行逆流提取，提取除铁铝液中的锰元素、钴元素，得到萃锰钴余液，还包括：将第二萃取剂和萃锰余液逆流混合，进行多级逆流萃取，萃取后进行油水分离得到负钴有机相和萃锰钴余液，所述萃锰余液与第二取剂的流比为5:1～1:5，所述第二萃取剂包括二(2,4,4三甲基戊基)膦酸和磺化煤油，第二萃取剂中磺化煤油的质量百分比为50％～80％；使用工业用水对负钴有机相进行离心水洗，工业用水与负钴有机相的流比为2:1～1:2；使用第二洗涤液对负钴有机相进行多级离心盐洗分离，所述第二洗涤液和负钴有机相的流比为4:1～1:4，所述第二洗涤液为质量浓度3％～20％的硫酸钴溶液。使用第二反萃液对多级离心盐洗分离后的负钴有机相进行多级钴反萃，所述第二反萃液与所述负钴有机相的流比为3:1～1:3，所述第二反萃液为0.2～1mol/L的硫酸溶液；对多级钴反萃后的第二反萃液进行蒸发浓缩，得到钴产品；回收负钴有机相经过多级锰反萃后得到的第二萃取剂并循环利用。10.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所述的对所述萃锰钴余液进行沉镍处理，回收萃锰钴余液中镍元素，得到沉镍母液，包括：在萃锰钴余液中加入碱液并搅拌，得到氢氧化镍沉淀悬浮液；对氢氧化镍沉淀悬浮液进行多次洗涤和过滤，得到镍渣和沉镍母液；对镍渣进行硫酸重溶和蒸发浓缩，得到镍盐产品。11.根据权利要求1所述的一种离心式提取退役动力蓄电池稀贵金属的方法，其特征在于，所诉的对所述沉镍母液进行沉锂处理，回收沉镍母液中的锂元素，得到沉锂母液，包括：在沉镍母液中加入碳酸钠溶液并搅拌，得到碳酸锂沉淀悬浮液；对碳酸锂沉淀悬浮液进行多次洗涤和过滤，得到碳酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德友，陈崔龙，朱碧肖，方毅，萧勇，
申请(专利权)人：合肥通用环境控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：