【技术实现步骤摘要】
本专利技术属湿法冶金，尤其涉及一种胺基离子液体与三烷基氧化膦协同萃取剂及其高效分离废三元锂电池浸出液中锂与过渡金属的萃取方法。
技术介绍
1、锂离子电池(libs)因其优异的储能能力而被广泛应用于电动汽车领域以减少交通行业对化石燃料的依赖。目前全球电动汽车动力电池正极材料主要为镍钴锰酸锂(nmc)、镍钴铝酸锂(nca)、磷酸铁锂(lfp)，其中锂、钴、镍等因其稀缺性，工业用途和高经济价值显得尤其重要，对锂、钴等有价金属需求量的日益增大将导致自然资源的枯竭。然而，libs产量的增加不仅将导致锂、镍、钴的严重短缺，而且废旧libs成分具有高度毒性，如果处理不当，这些废libs中的有毒电解质和重金属将导致严重的生态毒性和人类健康问题。同时，废libs中有价金属的含量和纯度都高于其在自然界中的含量和纯度，如果不加以回收利用，将造成巨大的资源浪费，这违背了清洁能源和可持续发展的理念。
2、在各种金属提取方法中，溶剂萃取因其操作简单、回收率高、可调节性好而被广泛应用于传统湿法冶金过程中金属的分离提纯。许多研究者利用金属离子在不同有机溶剂中溶解度或分配系数的不同，使金属离子从水相转移到有机相中，从而达到选择性分离金属离子的目的。其中离子液体(il)具有良好的热稳定性和非挥发性，可作为传统有机萃取剂的良好替代品。例如中国专利cn111778402a公开了一种包括有多元醇、卤化胆碱和草酸的离子液体，利用多元醇的羟基与高价金属氧化物中阳离子发生氧化还原反应，利用卤化胆碱的卤素与贵金属络合，利用草酸定向萃取二价金属离子的能力，最后生成对应
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术采用一种胺基离子液体与三烷基氧化膦协同萃取废三元锂电池中的镍钴锰，将高浓度的锂保留在萃余液中，仅单级萃取就能实现良好的分离效果，具有萃取剂使用量小，运营成本低等特点。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、(1)配制水相：模拟废三元锂电池浸出液成分配置水相，调节ph值为1～7，有价金属含量分别为li＝300～400mg/l，ni＝1200～1400mg/l，co＝600～700mg/l，mn＝800～900mg/l；
4、(2)配制有机相：将胺基离子液体与三烷基氧化膦混合后放入水浴锅中加热，搅拌均匀后得到有机相，配制的有机相中胺基离子液体的质量占比＝5％～50％；
5、(3)将步骤(2)中配制的有机相加入到步骤(1)得到的水相中，充分混匀和萃取，其中水相与有机相的体积之比(a/o)＝1:4～1:8，离心分相后得到含镍钴锰的负载有机相和富集锂的萃余液；
6、(4)将1～2mol/l的hno3溶液作为反萃剂加入到步骤(3)含镍钴锰的负载有机相中，加入的hno3溶液与镍钴锰负载有机相的体积比(a/o)＝1～3:1，得到含镍钴锰的反萃液和再生有机相；
7、(5)将草酸溶液加入到步骤(4)含镍钴锰的反萃液中，过滤得到钴沉淀和含镍锰的反萃液；
8、(6)将氢氧化钠溶液加入到步骤(5)含镍锰的反萃液中，过滤得到镍沉淀和含锰的反萃液；
9、(7)将氢氧化钠溶液加入到步骤(6)含锰的反萃液中，过滤得到锰沉淀；
10、(8)将碳酸钠溶液加入到步骤(3)富集锂的萃余液中，加热搅拌，过滤后得到锂沉淀；
11、步骤(2)配制的有机相中胺基离子液体为萃取剂，三烷基氧化膦为协萃剂。将胺基离子液体与三烷基氧化膦混合后放入50℃水浴锅中加热，搅拌均匀后得到协同萃取剂。
12、步骤(2)配制的有机相中包含如下结构式：
13、
14、
15、进一步，其特征在于，步骤(3)萃取分离温度为15～35℃，萃取时间为20～60min，混匀搅拌转速为n＝200～600r/min，将水相与有机相充分混匀后置于离心机中进行分相处理，离心转速为n＝5000～8000r/min，离心时间为20～60min，分相后得到含镍钴锰的负载有机相与富集锂的萃余液。
16、进一步，其特征在于，步骤(4)萃取温度为20～30℃，反萃取时间为10～30min，混匀搅拌转速为n＝200～500r/min，充分混匀后置于离心机中，离心转速为n＝4000～6000r/min，离心30～60min后分相，得到镍钴锰反萃液与再生有机相。
17、进一步，其特征在于，步骤(5)加入1～2mol/l的草酸溶液，将含镍钴锰的反萃液ph调节到2为止，过滤得到沉淀和含镍锰的反萃液，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到钴沉淀。
18、进一步，其特征在于，步骤(6)加入1～2mol/l的氢氧化钠溶液，将含镍锰的反萃液ph调节到7为止，过滤得到沉淀和含锰的反萃液，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到镍沉淀。
19、进一步，其特征在于，步骤(7)加入1～2mol/l的氢氧化钠溶液，将含锰的反萃液ph调节到10为止，过滤得到沉淀，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到锰沉淀。
20、进一步，其特征在于，步骤(8)加入1～2mol/l的碳酸钠溶液于富集锂的萃余液中，加热到70℃并不断搅拌，直到不再有白色沉淀析出为止，过滤后得到沉淀，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到锂沉淀。
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1.一种使用胺基离子液体从废三元锂电池中选择性分离锂与过渡金属的协同萃取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(2)配制的有机相中胺基离子液体为萃取剂，三烷基氧化膦为协萃剂；将胺基离子液体与三烷基氧化膦混合后放入50℃水浴锅中加热，搅拌均匀后得到协同萃取剂。
3.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(2)配制的有机相中包含如下结构式：
4.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(3)萃取分离温度为15～35℃，萃取时间为20～60min，混匀搅拌转速为n＝200～600r/min，将水相与有机相充分混匀后置于离心机中进行分相处理，离心转速为n＝5000～8000r/min，离心时间为20～60min，分相后得到含镍钴锰的负载有机相与富集锂的萃余液。
5.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(4)反萃取温度为20～30℃，反萃取时间为10～30min，混匀搅拌转速为n＝200～500r/min，充分混匀后置于离心机中，离心转速为n＝4000～6000r/
6.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(5)加入1～2mol/L的草酸溶液，将含镍钴锰的反萃液pH调节到2为止，过滤得到沉淀和含镍锰的反萃液，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到钴沉淀。
7.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(6)加入1～2mol/L的氢氧化钠溶液，将含镍锰的反萃液pH调节到7为止，过滤得到沉淀和含锰的反萃液，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到镍沉淀。
8.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(7)加入1～2mol/L的氢氧化钠溶液，将含锰的反萃液pH调节到10为止，过滤得到沉淀，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到锰沉淀。
9.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(8)加入1～2mol/L的碳酸钠溶液于富集锂的萃余液中，加热到70℃并不断搅拌，直到不再有白色沉淀析出为止，过滤后得到沉淀，用去离子水反复洗涤3次沉淀，将洗涤后的沉淀放于60℃烘箱中烘干24h得到锂沉淀。
...【技术特征摘要】
1.一种使用胺基离子液体从废三元锂电池中选择性分离锂与过渡金属的协同萃取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(2)配制的有机相中胺基离子液体为萃取剂，三烷基氧化膦为协萃剂；将胺基离子液体与三烷基氧化膦混合后放入50℃水浴锅中加热，搅拌均匀后得到协同萃取剂。
3.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(2)配制的有机相中包含如下结构式：
4.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(3)萃取分离温度为15～35℃，萃取时间为20～60min，混匀搅拌转速为n＝200～600r/min，将水相与有机相充分混匀后置于离心机中进行分相处理，离心转速为n＝5000～8000r/min，离心时间为20～60min，分相后得到含镍钴锰的负载有机相与富集锂的萃余液。
5.根据权利要求1所述的萃取方法，其特征在于，步骤(4)反萃取温度为20～30℃，反萃取时间为10～30min，混匀搅拌转速为n＝200～500r/min，充分混匀后置于离心机中，离心转速为n＝4000～6000r/min，离心30～60min后分相，...
【专利技术属性】
技术研发人员：于刚强，郭宇，陈标华，代成娜，刘宁，徐瑞年，王宁，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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