一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，属于废旧锂电池回收领域，解决了现有处理方法存在的工艺复杂、污染环境、锂流失的问题。本发明专利技术方法：混合废料煅烧；加入硫酸和双氧水反应后固液分离，液体中继续加入到煅烧物料、硫酸和双氧水反应后固液分离，液体液升温，趁热固液分离得到硫酸锰晶体，液体降温得到硫酸钴晶体，液体返回前面的浸出步骤，液体中锂不断富集，调节pH制备氢氧化钴和氢氧化锰混合物，以及硫酸锂溶液，再进一步回收锂。本发明专利技术利用了硫酸钴和硫酸锰随着温度的变化溶解度不同的特性，温度变化后利用过饱和性分别结晶析出硫酸锰和硫酸钴。多次循环加料，可不断地析出硫酸锰和硫酸钴。不断地析出硫酸锰和硫酸钴。

【技术实现步骤摘要】
一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法


[0001]本专利技术属于废旧锂电池回收领域，具体涉及一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法。

技术介绍

[0002]随着锂电行业的快速发展，产生越来越多的废旧锂电池，造成资源的浪费和环境污染。因此对废旧锂电池中的有价金属进行回收具有重要意义。目前在钴酸锂和锰酸锂的正极材料的处理方式中主要有火法和湿法。在湿法回收时，将有价金属制备硫酸钴、硫酸锰都是使用溶剂萃取法，溶剂萃取法在回收钴、锰时，都需要先将溶剂皂化，最后反萃取，制得硫酸钴、硫酸锰。此种方法需要使用大量的有机溶剂，生产工艺复杂，易造成环境污染，以及产生大量的十水硫酸钠带走有价金属锂的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，以解决现有处理方法存在的工艺复杂、污染环境、锂流失的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，包括以下步骤：A、将钴酸锂和锰酸锂混合废料在空气流的条件下煅烧；B、向煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料加入硫酸和双氧水混合溶液，反应温度为80
‑
90℃，反应时间为1
‑
3h，然后固液分离得到浸出液I和浸出渣I；C、向步骤B得到的浸出液I中继续加入煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料以及硫酸和双氧水混合溶液，反应温度为65
‑
70℃，反应时间为1
‑
3h，固液分离得到浸出液II和浸出渣II，过滤后液温度保持在60
‑
65℃；D、将浸出液II升温至不低于95℃，趁热固液分离，过滤后液温度保持在90
‑
95℃，得到硫酸锰晶体和浸出液III；E、继续将浸出液III温度降至25
‑
30℃，后得到硫酸钴晶体和浸出液IV；F、将浸出液IV返回步骤C，重复C
‑
E不断析出得到硫酸钴和硫酸锰，当浸出液中锂含量达到20
‑
25g/L时，停止加入煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料以及硫酸和双氧水混合溶液，升温至90℃
‑
95℃，调节pH至11
‑
12，沉降过滤，得到氢氧化钴和氢氧化锰混合物，以及硫酸锂溶液，再进一步回收锂。
[0005]作为本专利技术的进一步改进，在步骤A中，煅烧温度为500
‑
700℃，煅烧时间为1
‑
3h；作为本专利技术的进一步改进，在步骤B中，钴酸锂和锰酸锂混合废料的加入量按照浸出后溶液（浸出液I）中锰的浓度为85
‑
90g/L、钴的浓度为100
‑
110g/L计算。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，在步骤C中，钴酸锂和锰酸锂混合废料的加入量按照浸出后溶液（浸出液II）中锰的浓度为170
‑
180g/L、钴的浓度为200
‑
220g/L计算。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，将浸出渣I和浸出渣II返回步骤B继续进行浸出溶解。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，进一步回收锂的步骤如下：
S1、在步骤F得到的硫酸锂溶液中加入碳酸钠进行反应，反应时间为60
‑
80min，反应温度为90℃
‑
100℃，固液分离得到碳酸锂和碳化后液；S2、在步骤S1得到的碳化后液中加酸调节pH至5
‑
6，然后冷冻处理，冷冻温度为
‑
10
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0℃，冷冻时间为30
‑
60min，固液分离得到十水硫酸钠和不含硫酸钠的硫酸锂溶液；S3、将步骤S2得到的十水硫酸钠热熔处理蒸发浓缩至体积为原来的1/2
‑
1/3，趁热固液分离得到含锂溶液和元明粉；S4、在步骤S3得到的含锂溶液中加入磷酸，加碱调节pH至10
‑
11，固液分离得到磷酸锂。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，碳酸钠的用量是硫酸锂溶液中总锂质量的9
‑
9.5倍。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，将步骤S2得到的不含硫酸钠的硫酸锂溶液返回步骤B继续做浸出。
[0011]本专利技术的有益效果是：1. 本专利技术方法巧妙的利用了硫酸钴和硫酸锰随着温度的变化溶解度不同的特性，硫酸钴随着温度的升高溶解度逐渐增大，硫酸锰的溶解度随着温度的升高溶解度先增大后减小，硫酸锰和硫酸钴在相同温度下饱和度不同，使得硫酸锰和硫酸钴达到各自的过饱和点，温度变化后利用过饱和性分别结晶析出硫酸锰和硫酸钴。多次循环加料，可不断地析出硫酸锰和硫酸钴。本专利技术方法避免使用有机溶剂，不污染环境，工艺流程简单，容易控制，成本低廉。
[0012]2. 本专利技术通过循环加料的方法，使溶液中的锂不断富集，便于回收。并采用热熔和冷冻相结合的方法回收副产物十水硫酸钠结晶水中的有价金属锂，减少锂流失。通常，在生产过程中，由于管路长，外界温差大的原因，所生成的硫酸钠往往是十水硫酸钠结晶水中会溶解部分的有价金属锂，造成锂的损失。为了减少锂的损失，本专利技术使用热熔法利用十水硫酸钠中的结晶水，将其溶成溶液，改变了传统的加入大量水去溶解十水硫酸钠的做法，大大降低了对生产系统的体积要求。溶液蒸发后会析出大量的无水硫酸钠，趁热进行固液分离即得到元明粉，元明粉中的锂含量极低，这样就可有效避免金属锂流失。热熔后的溶液进行冷冻处理即可将其中的十水硫酸钠完全从溶液中分离出来，得到不含十水硫酸钠的硫酸锂溶液，该溶液返回浸出工序循环利用。
具体实施方式
[0013]以下结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0014]实施例1、一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，包括以下步骤：A、取3000g钴酸锂和锰酸锂混合废料在空气流的条件下煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间为2h；B、向煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料加入250ml硫酸（98%的浓硫酸）、350ml双氧水（35%的双氧水）和400ml纯水，反应温度为95℃，反应时间为80min，浸出后溶液中钴的浓度为110g/L，锰的浓度为90g/L，然后固液分离得到浸出液I和浸出渣I；浸出液I的温度为66℃，将浸出渣I返回步骤B继续进行浸出溶解；
C、向步骤B得到的浸出液I中继续加入煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料以及硫酸和双氧水混合溶液，钴酸锂和锰酸锂混合废料的加入量按照浸出后溶液中锰的浓度为180g/L、钴的浓度为220g/L计算，反应温度为87℃，反应时间为2h固液分离得到浸出液II和浸出渣II，过滤后液温度保持在63℃；将浸出渣II返回步骤B继续进行浸出溶解；将浸出渣I返回步骤B继续进行浸出溶解；D、将浸出液II升温至98℃，趁热固液分离，过滤后液温度保持在95℃，得到硫酸锰晶体和浸出液III；E、继续将浸出液III温度降至26℃，后得到硫酸钴晶体和浸出液IV；F、将浸出液IV返回步骤C，重复C
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E不断析出得到硫酸钴和硫酸锰，当浸出液中锂含量富集到20g/L时，停止加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，其特征在于包括以下步骤：A、将钴酸锂和锰酸锂混合废料在空气流的条件下煅烧；B、向煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料加入硫酸和双氧水混合溶液，反应温度为80
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90℃，反应时间为1
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3h，然后固液分离得到浸出液I和浸出渣I，分离后液浸出液I温度保持在60
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70℃；C、向步骤B得到的浸出液I中继续加入煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料以及硫酸和双氧水混合溶液，反应温度为65
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70℃，反应时间为1
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3h，固液分离得到浸出液II和浸出渣II，过滤后液温度保持在60
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65℃；D、将浸出液II升温至不低于95℃，趁热固液分离，过滤后液温度保持在90
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95℃，得到硫酸锰晶体和浸出液III；E、继续将浸出液III温度降至25
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30℃，后得到硫酸钴晶体和浸出液IV；F、将浸出液IV返回步骤C，重复C
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E不断析出得到硫酸钴和硫酸锰，当浸出液中锂含量达到20
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25g/L时，停止加入煅烧后的钴酸锂和锰酸锂混合废料以及硫酸和双氧水混合溶液，升温至90℃
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95℃，调节pH至11
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12，沉降过滤，得到氢氧化钴和氢氧化锰混合物，以及硫酸锂溶液，再进一步回收锂。2.根据权利要求1所述的一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，其特征在于：在步骤A中，煅烧温度为650
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700℃，煅烧时间为1
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3h。3.根据权利要求2所述的一种钴酸锂和锰酸锂混合废料的处理方法，其特征在于：在步骤B中，钴酸锂和锰酸锂混合废料的加入量按照浸出后溶液中锰的浓度为85
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世鹏，杨东东，王彦丽，张玉娇，李德芳，刘红霞，
申请(专利权)人：甘肃睿思科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：