本发明专利技术提供一种从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，所述方法包括：步骤1)焙烧浸出，将废富锂锰基正极材料与硫酸铵混合后进行低温焙烧，将焙烧产物用水浸出后进行固液分离，得到焙烧浸出液；步骤2)络合分锰，向步骤1)得到的焙烧浸出液中加入亚硫酸铵，进行络合反应，得到富锰渣；步骤3)氧化浸出，向步骤2)得到的富锰渣中加入氧化剂进行氧化浸出，并调节溶液pH，得到氧化浸出液；步骤4)萃取反萃，对步骤3)得到的氧化浸出液进行锰的多级萃取，得到锰负载有机相与萃余液；对所述锰负载有机相进行反萃，得到硫酸锰溶液。本发明专利技术可以有效降低萃取过程中锂、镍和钴对锰萃取的负面影响，提高浸出液中的锰杂比和锰的整体回收效率。浸出液中的锰杂比和锰的整体回收效率。浸出液中的锰杂比和锰的整体回收效率。
【技术实现步骤摘要】
一种从废富锂锰基正极材料优先回收锰的方法
[0001]本专利技术属于废锂电池正极材料中有价金属回收领域，特别涉及一种从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法。
技术介绍
[0002]富锂锰基正极材料是新一代高性能锂电池正极材料，其化学式为 xLi2MnO3·
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x)LiMO2(M为Ni、Mn、Co中其中一种或多种)，因其比容量高、成本低、毒性小等特点已受到广泛的关注与研究。随着富锂锰基正极材料需求规模的不断扩大，将产生大量的废锂电池垃圾，随意的处置将导致对环境的二次污染。同时，富锂锰基正极材料中有价金属(如锂、镍、锰和钴等)的品位已超过天然矿石资源，使其具有巨大的回收利用价值。因此，如何正确的回收富锂锰基正极材料是解决环境与资源问题的重点方向。
[0003]相较于传统正极材料，富锂锰基正极材料中锰含量较高(锰的质量百分比约为30％)，故作为二次锰源以回收制备锰产品成为了其资源化利用的重要途径。通常来说，锰与锂、镍、钴等有价金属的分离是从正极材料中回收制备高纯度锰产品的关键步骤。然而，由于锂、镍、钴等有价金属的干扰，在现有技术中仅通过单一的萃取步骤很难实现锰与其他金属的深度分离，而复杂低效的提纯过程可能引发金属的流失，这将降低锰的整体回收效率。
[0004]因此，如何实现废富锂锰基正极材料中锂、镍、锰、钴关键金属的高效转化，并将其中的锰进行优先提取和利用，进而避免回收过程中镍、钴、锂等有价金属对锰回收的干扰，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，所述方法包括：步骤1)焙烧浸出，将废富锂锰基正极材料与硫酸铵混合后进行低温焙烧，得到焙烧产物，将所述焙烧产物用水浸出，水浸结束后进行固液分离，得到焙烧浸出渣和焙烧浸出液；步骤2)络合分锰，向步骤1)得到的焙烧浸出液中加入亚硫酸铵，进行络合反应，络合反应结束后进行陈化，陈化结束后过滤得到富锰渣和分锰液；步骤3)氧化浸出，向步骤2)得到的富锰渣中加入氧化剂进行氧化浸出，并加入98％浓硫酸调节溶液pH，反应结束后得到氧化浸出液；步骤4)萃取反萃，对步骤3)得到的氧化浸出液进行锰的多级萃取，得到锰负载有机相与萃余液；将所述萃余液与步骤2)得到的分锰液混合进行回收处理，对所述锰负载有机相进行反萃，得到硫酸锰溶液。
[0006]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤1)中，进行低温焙烧时，硫酸铵的添加量为废富锂锰基正极材料中L i、N i、Mn、Co理论反应摩尔比的1.1
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1.5倍，焙烧温度为300
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500℃，焙烧保温时间为15
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35mi n。
[0007]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤1)中，将所述焙烧产物用水浸出时，浸出固液比为1:5
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1:20g/mL，浸出温度为25
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60℃，浸出时间为20
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40mi n。
[0008]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤2)中，亚硫酸铵的添加量为焙烧浸出液中锰络合沉淀理论值的3
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5倍。
[0009]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤2)中，进行络合反应时，采用氨水调节络合溶液pH值为7
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10，络合反应温度为25
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70℃，络合反应时间为20
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60mi n，陈化时间为1
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8h。
[0010]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤3)中，氧化浸出时，氧化剂为双氧水，双氧水的添加量为每升溶液0.5
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2mo l，浸出固液比为1:5
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1:20g/mL。
[0011]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤3)中，用98％浓硫酸调节溶液pH 为1
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5，浸出温度为25
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60℃，浸出时间为10
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25mi n。
[0012]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤4)中，萃取剂为P204和P507中的一种，皂化剂为摩尔浓度为5
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15mo l/L的氨水，稀释剂为磺化煤油，萃取O/A 相比为1:1
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1:3，萃取pH值为1
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5，萃取温度为25
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45℃，萃取时间为5
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25mi n，萃取级数为2
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5。
[0013]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤4)中，锰负载有机相采用2
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6mo l /L硫酸进行反萃，反萃O/A相比为3:1
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1:1，反萃温度为25
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45℃，反萃时间为 10
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30mi n，反萃级数为2
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5，得到硫酸锰溶液。
[0014]作为本专利技术的再进一步技术方案是：步骤1)中，进行低温焙烧时，硫酸铵的添加量为废富锂锰基正极材料中L i、N i、Mn、Co理论反应摩尔比的1.5倍，焙烧温度为500℃，焙烧保温时间为35mi n；将所述焙烧产物用水浸出时，浸出固液比为1:20g/mL，浸出温度为60℃，浸出时间为35mi n；步骤2)中，亚硫酸铵的添加量为焙烧浸出液中锰络合沉淀理论值的5倍；进行络合反应时，采用氨水调节络合溶液pH值为10，络合反应温度为70℃，络合反应时间为60mi n，陈化时间为8h；步骤3)中，氧化浸出时，氧化剂为双氧水，双氧水的添加量为每升溶液2mo l，浸出固液比为1:20g/mL；用98％浓硫酸调节溶液pH为5，浸出温度为60 ℃，浸出时间为25mi n；步骤4)中，萃取剂为P204，皂化剂为摩尔浓度为15mo l/L 的氨水，稀释剂为磺化煤油，萃取O/A相比为1:3，萃取pH值为5，萃取温度为45 ℃，萃取时间为25mi n，萃取级数为5；锰负载有机相采用6mo l/L硫酸进行反萃，反萃O/A相比为3:1，反萃温度为45℃，反萃时间为30mi n，反萃级数为5，得到硫酸锰溶液。
[0015]有益效果：本专利技术提出了一种从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，至少包括焙烧浸出、络合分锰、氧化浸出、萃取反萃步骤，具有成本低、耗时短、回收产品纯度高等特点，解决了废富锂锰基正极材料中有价金属的转化回收、锰的优先提取与纯化等问题。同时，通过低温焙烧
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水浸以实现废富锂锰基正极材料中锂、镍、锰、钴关键金属的高效转化，金属转化率均大于98％，极大的缩减了反应时间、降低了能耗及成本、避免了有毒化学试剂的使用；通过络合分锰实现了焙烧浸出液中锰的优先富集，此过程锰/杂(锂、镍和钴)比提升10倍以上，降低了后续纯化过程中其他金属(锂、镍和钴)对锰提取的负面影响，提高了锰产品的纯度，工艺全过程锰杂比提升200倍以上，锰回收率大于95％。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1)焙烧浸出，将废富锂锰基正极材料与硫酸铵混合后进行低温焙烧，得到焙烧产物，将所述焙烧产物用水浸出，水浸结束后进行固液分离，得到焙烧浸出渣和焙烧浸出液；步骤2)络合分锰，向步骤1)得到的焙烧浸出液中加入亚硫酸铵，进行络合反应，络合反应结束后进行陈化，陈化结束后过滤得到富锰渣和分锰液；步骤3)氧化浸出，向步骤2)得到的富锰渣中加入氧化剂进行氧化浸出，并加入98％浓硫酸调节溶液pH，反应结束后得到氧化浸出液；步骤4)萃取反萃，对步骤3)得到的氧化浸出液进行锰的多级萃取，得到锰负载有机相与萃余液；将所述萃余液与步骤2)得到的分锰液混合进行回收处理，对所述锰负载有机相进行反萃，得到硫酸锰溶液。2.根据权利要求1所述的从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，其特征在于：步骤1)中，进行低温焙烧时，硫酸铵的添加量为废富锂锰基正极材料中Li、Ni、Mn、Co理论反应摩尔比的1.1
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1.5倍，焙烧温度为300
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500℃，焙烧保温时间为15
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35min。3.根据权利要求2所述的从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，其特征在于：步骤1)中，将所述焙烧产物用水浸出时，浸出固液比为1:5
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1:20g/mL，浸出温度为25
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60℃，浸出时间为20
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40min。4.根据权利要求3所述的从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，其特征在于：步骤2)中，亚硫酸铵的添加量为焙烧浸出液中锰络合沉淀理论值的3
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5倍。5.根据权利要求4所述的从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，其特征在于：步骤2)中，进行络合反应时，采用氨水调节络合溶液pH值为7
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10，络合反应温度为25
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70℃，络合反应时间为20
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60min，陈化时间为1
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8h。6.根据权利要求5所述的从废富锂锰基正极材料中优先回收锰的方法，其特征在于：步骤3)中，氧化浸出时，氧化剂为双氧水，双氧水的添加量为每升溶液0.5
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2mol，浸出固液比为1:5
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1:20g/mL。7.根据权利要求6所述的从废富锂锰基正极材料中优先...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘德安，王逸凡，章启军，张晓光，王维，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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