一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，包括以下步骤：(1)将废旧三元正极材料和废旧石墨材料混合均匀，在马弗炉中进行热处理，得到焙烧产物；(2)将步骤(1)中得到的焙烧产物进行研磨，再进行酸浸处理，即得到镍、钴、锰、锂的浸出液。本发明专利技术的提高废旧三元材料浸出效率的处理方法通过碳热还原反应，将废旧锂离子电池正极材料还原为简单的金属氧化物，降低浸出药剂用量和浸出温度，对环境影响小，降低酸性废水处理难度。降低酸性废水处理难度。

【技术实现步骤摘要】
一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法


[0001]本专利技术属于废旧电池回收领域，尤其涉及一种废旧三元材料的回收方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有体积小、能量转换率高、循环寿命长、安全性高、环境友好等特征被广泛应用于便携式设备、储能、电动汽车以及航天领域。随着市场需求和政策的推动，我国新能源汽车产业快速发展。受锂离子电池使用寿命的限制(3
‑
5年)，将产生大量的废旧锂离子电池。废旧锂离子电池中含有丰富的金属元素，如镍、锰、钴、锂、铜和铝等，亟待被回收利用。此外，废旧锂离子电池中含有残余的有机物(电解液、粘结剂等)，会造成环境污染。因此，从资源和环境的角度出发，回收废旧锂离子电池意义重大。
[0003]火法冶金和湿法冶金是回收废旧锂离子电池常用的方法。火法冶金的优点在于处理量大、对不同原料的适应性强、流程短，但在高温处理过程中会产生烟气，造成大气污染，且锂、铝、锰等金属易进入渣相难以回收，降低金属回收率。相比于火法冶金，湿法冶金具有金属回收率高、有害气体排放量少等优势。但在湿法冶金处理过程中使用了大量的酸性试剂，增加了处理酸性废水的难度和成本。因此，在保证金属回收率高的前提下，同时降低试剂用量，亟需开发更高效的湿法回收工艺。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，该处理方法在保证金属回收率高的前提下，可同时降低浸出试剂用量和浸出温度。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0005]一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，包括以下步骤：
[0006](1)将废旧三元正极材料和废旧石墨材料混合均匀，在马弗炉中进行热处理，得到焙烧产物；
[0007](2)将步骤(1)中得到的焙烧产物进行研磨，再进行酸浸处理，即得到镍、钴、锰、锂的浸出液。
[0008]上述处理方法中，优选的，所述废旧三元正极材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，0<x<1，0<y<1，0<1
‑
x
‑
y。
[0009]上述处理方法中，优选的，废旧三元正极材料和废旧石墨材料的摩尔比为1：(1
‑
2)。
[0010]上述处理方法中，优选的，所述热处理的温度为500
‑
700℃，热处理的时间为3
‑
5h。
[0011]上述处理方法中，优选的，所述酸浸处理时，浸出剂为浓度为0.5
‑
3mol/L的硫酸溶液。
[0012]上述处理方法中，优选的，所述酸浸处理时还加入有还原剂，所述还原剂为浓度为0.5
‑
1.5mol/L的过氧化氢溶液。
[0013]上述处理方法中，优选的，所述酸浸处理时，处理时间为30
‑
120min，液固比为4
‑
12ml/g，处理温度为50
‑
80℃，采用磁力搅拌，转速控制为100
‑
400转/分钟。
[0014]本专利技术的废旧三元正极材料和废旧石墨材料可采用行业内常规方法获得，例如，采用现有常规的拆解、破碎、剥离、筛分等方法获得正极、负极材料粉。
[0015]本专利技术的处理方法中，镍、锂的浸出率大于等于99％，钴、锰的浸出率大于等于95％。
[0016]现有的废旧锂离子正极材料金属组分湿法回收工艺，多采用高浓度的硫酸作为浸出剂，并加入正极材料浸出时，理论用量4倍的过氧化氢作为还原剂。这种回收工艺存在药剂用量大、酸性废水处理难度高的问题。本专利技术提出一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，以废旧石墨材料作为还原剂，采用热还原技术将正极废料还原为简单金属氧化物，降低硫酸浸出难度，在保持高浸出率的前提下减少浸出剂与还原剂的用量。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0018]1、本专利技术的提高废旧三元材料浸出效率的处理方法以废旧石墨材料作为还原剂，实现废旧资源最大化利用。
[0019]2、本专利技术的提高废旧三元材料浸出效率的处理方法通过碳热还原反应，将废旧锂离子电池正极材料还原为简单的金属氧化物，降低浸出药剂用量和浸出温度，对环境影响小，降低酸性废水处理难度。
[0020]整体而言，本专利技术提出的一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，与现有技术相比，在保证金属回收率高的前提下，同时降低浸出试剂用量和浸出温度。
具体实施方式
[0021]为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0022]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0023]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0024]实施例1：
[0025]一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，包括以下步骤：
[0026]取20g废旧锂离子电池三元材料和等摩尔量的废旧石墨材料混合均匀，置于刚玉坩埚。将刚玉坩埚置于马弗炉中，在焙烧温度为550℃的条件下处理3小时。反应结束后，得到组成为碳酸锂、氧化镍、氧化钴、氧化锰和剩余石墨的焙烧产物，焙烧产物研磨待用。然后，取浓度为3mol/L硫酸溶液加入100mL烧杯中，将水浴锅温度设定为60℃，设置搅拌速率等于400rpm。当水浴锅温度升高到设定温度时，再以固液比为10ml/g取焙烧产物加入烧杯中。接着，缓慢向烧杯中加入浓度为1.5mol/L的过氧化氢溶液，设定反应时间为1h。反应结束后过滤，将滤液和滤渣分别收集。镍、钴、锰、锂的浸出率均在99％以上。
[0027]实施例2：
[0028]和实施例1相比，区别仅在于酸浸时硫酸浓度为2mol/L；具体为：
[0029]焙烧条件同实施例1。取浓度为2mol/L硫酸溶液加入100mL烧杯中，剩余浸出条件
与实施例1相同。浸出反应结束后，镍、钴、锰、锂的浸出率均在99％以上。
[0030]实施例3：
[0031]和实施例1相比，区别仅在于酸浸时硫酸浓度为1mol/L；具体为：
[0032]焙烧条件同实施例1。取浓度为1mol/L硫酸溶液加入100mL烧杯中，剩余浸出条件与实施例1相同。浸出反应结束后，镍、锂的浸出率在99％以上，钴、锰的浸出率分别为98％和97％。
[0033]实施例4：
[0034]和实施例1相比，区别仅在于酸浸时过氧化氢浓度为1mol/L；具体为：
[0035]焙烧条件同实施例1。酸浸时向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高废旧三元材料浸出效率的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧三元正极材料和废旧石墨材料混合均匀，在马弗炉中进行热处理，得到焙烧产物；(2)将步骤(1)中得到的焙烧产物进行研磨，再进行酸浸处理，即得到镍、钴、锰、锂的浸出液。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述废旧三元正极材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，0<x<1，0<y<1，0<1
‑
x
‑
y。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，废旧三元正极材料和废旧石墨材料的摩尔比为1：(1
‑
2)。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述热处理的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄爱钢，孔繁振，刘元龙，胡宪广，许博聪，凌怊，马佳，李娜，王娟，
申请(专利权)人：浙江中创资源循环利用创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：