一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法技术

本发明专利技术公开了一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法，涉及电池回收技术领域，包括S1、优溶；S2、一除杂；S3、一沉淀；S4、二除杂；S5、苛化；S6、一浓缩结晶；S7、酸溶；S8、一除铁；S9、除钙镁；S10、二沉淀；S11、精洗；S12、溶解；S13、二除铁；S14、精滤和S15、二浓缩结晶。该电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法，较传统工艺，在湿法处理时没有使用萃取，最终产品中油份含量极低，规避了后续前驱体的制备和电池生产的影响，较传统工艺，采用抑制镍钴锰溶出的优溶工艺，提高了锂的收率，锂的收率可达95％以上，且产品硫酸混合盐中钙、镁杂质低，可达0.001％以下。可达0.001％以下。可达0.001％以下。

【技术实现步骤摘要】
一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法


[0001]本专利技术涉及电池回收
，具体为一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法。

技术介绍

[0002]随着近年来锂离子电池的需求和产量快速增长，而锂离子电池有一定的使用寿命，三元锂离子电池报废后，其中含有大量的有价金属，且其中有机电解质等组成易造成环境污染和危害人体健康，而在电池生产过程中会产生一些正极极片的报废件和边解料，其中含有大量的有金属，且其中的粘合剂等易造成环境污染，故而需要对电池进行回收处理。
[0003]现有的锂离子电池的回收会采用湿法处理，处理过程中一般会用到萃取，而萃取的萃取剂为有机物，有一定的水溶性，易造成提纯盐中有机质的残留，有机质的残留易对三元前驱体合成以及电池生产造成影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法，所述综合回收方法包括下述操作步骤：
[0006]S1、优溶：
[0007]将电池粉进行优溶，溶出时采用硫酸作为溶出剂，采用高铁酸为氧化剂，控制溶出在强氧化状态下抑制镍钴锰的溶出，溶出后的溶液的主成份为硫酸锂和硫酸铁，还有硫酸盐，溶出过滤渣主要为镍钴锰的氧化物；
[0008]S2、一除杂：
[0009]优溶之后的滤液首先除杂也就是去除铁、磷、铝成分，加入具有强氧化性的高铁酸，将有机物氧化后固化，进入除渣中，其过程的反应公式如下：
[0010]3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O＝Na2[Fe6(SO4)4(OH)
12
]↓
+6H2SO4[0011]Fe
3+
+PO
43+
＝FePO4
↓
[0012]Al
3+
+PO
43+
＝AlPO4
↓
[0013]S3、一沉淀：
[0014]一除杂后的溶液的主成份为硫酸锂，沉淀即加入氢氧化钠，将镍钴锰沉淀成氢氧化物回收并与硫酸锂分离，其过程的反应公式如下：
[0015]CoSO4+2NaOH＝Co(OH)2↓
+Na2SO4[0016]NiSO4+2NaOH＝Ni(OH)2↓
+Na2SO4[0017]MnSO4+2NaOH＝Mn(OH)2↓
+Na2SO4[0018]S4、二除杂：
[0019]沉淀后进行过滤的溶液加入磷酸锂，根据溶度积将钙、镁、铝此类杂质去除，增加
溶液杂质的去除程度，其过程的反应公式如下：
[0020]3CaSO4+2Li3PO4＝Ca3(PO4)2↓
+3Li2SO4[0021]3MgSO4+2Li3PO4＝Mg3(PO4)2↓
+3Li2SO4[0022]Al2(SO4)3+2Li3PO4＝2AlPO4↓
+3Li2SO4[0023]S5、苛化：
[0024]二除杂后滤液加入氢氧化钠，将锂盐转化为氢氧化锂，其过程的反应公式如下：
[0025]Li2SO4+2NaOH＝2LiOH+Na2SO4[0026]S6、一浓缩结晶：
[0027]苛化完成之后，经过滤得到苛化液，苛化液经过蒸发浓缩后冷却结晶，经过滤后得到粗制氢氧化锂和母液，一次结晶的母液返回一除杂工序用于补充钠离子和调节PH值用，粗制氢氧化锂再用纯水溶解后再进行第二次浓缩结晶，是为了降低产品中硫酸根、钠离子含量，浓缩结晶后经过滤后得到精制氢氧化锂和母液，第二次结晶母液返回二除杂工序，其中富集的杂质离子可在磷酸锂除杂时再次去除；
[0028]S7、酸溶：
[0029]将优溶和沉淀工序的残渣加入硫酸和还原剂，还原剂采用双氧水，使用双氧水不会在溶出的溶液中增加任何杂质对其中的镍钴锰有价金属进行溶出，以硫酸盐的形式进入到溶出液之中，其过程的反应公式如下：
[0030]Co2O3+H2O2+2H2SO4＝2CoSO4+3H2O+O2↑
[0031]Ni2O3+H2O2+2H2SO4＝2NiSO4+3H2O+O2↑
[0032]MnO2+H2O2+H2SO4＝MnSO4+2H2O+O2↑
[0033]Co(OH)2+H2SO4＝CoSO4+2H2O
[0034]Ni(OH)2+H2SO4＝NiSO4+2H2O
[0035]Mn(OH)2+H2SO4＝MnSO4+2H2O
[0036]酸溶后过滤得到的滤液为镍钴锰混合硫酸盐，滤渣为碳粉及酸不溶物；
[0037]S8、一除铁：
[0038]酸溶后过滤的滤液采用黄钠铁钒法除铁，其过程的反应公式如下：
[0039]3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O＝Na2[Fe6(SO4)4(OH)
12
]↓
+6H2SO4[0040]式中的钠离子为加入的钠盐如碳酸钠以及后序沉淀母液中的钠离子，
[0041]反应条件：双氧水加入量为二价铁离子量的0.5
‑
0.8倍，反应温度85
‑
90℃，反应时间30
‑
60分钟；然后加入碳酸钠或沉淀母液，用量通过控制终点PH值2.5
‑
4.0，反应温度85
‑
90℃，反应时间60
‑
90分钟，
[0042]反应完成后过滤得到铁渣和除铁后液；
[0043]S9、除钙镁：
[0044]除铁后液，加入氟化钠，将其中的钙镁离子以氟化钙和氟化镁的沉淀去除，其过程的反应公式如下：
[0045]CaSO4+2NaF＝CaF2↓
+Na2SO4[0046]MgSO4+2NaF＝MgF2↓
+Na2SO4[0047]反应条件：氟化钠加入量为理论用量的9
‑
14倍，反应温度85
‑
90℃，反应时间60
‑
90分钟。
[0048]反应完成过滤得到钙镁渣和除钙镁后液；
[0049]S10、二沉淀：
[0050]除钙镁后的溶液的主成份为硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰，加入氢氧化钠，将镍钴锰沉淀成氢氧化物，其过程的反应公式如下：
[0051]CoSO4+2NaOH＝Co(OH)2↓
+Na2SO4[0052]NiSO4+2NaOH＝Ni(OH)2↓
+Na2SO4[0053]MnSO4+2NaOH＝Mn(OH)2↓
+Na2SO4[0054]反应条件：反应温度45
‑
70℃，PH值8.5
‑
10.5，反应时间30
‑
60分钟。
[0055]沉淀用于去除钠及氟离子，反应完成后过滤得到粗制氢氧化镍钴锰和母液，母液返回除铁工序补充钠离子和调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池拆解活性粉、电池正极极片粉综合回收方法，其特征在于：所述综合回收方法包括下述操作步骤：S1、优溶：将电池粉进行优溶，溶出时采用硫酸作为溶出剂，采用高铁酸为氧化剂，控制溶出在强氧化状态下抑制镍钴锰的溶出，溶出后的溶液的主成份为硫酸锂和硫酸铁，还有硫酸盐，溶出过滤渣主要为镍钴锰的氧化物；S2、一除杂：优溶之后的滤液首先除杂也就是去除铁、磷、铝成分，加入具有强氧化性的高铁酸，将有机物氧化后固化，进入除渣中，其过程的反应公式如下：3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O＝Na2[Fe6(SO4)4(OH)
12
]
↓
+6H2SO4Fe
3+
+PO
43+
＝FePO4
↓
Al
3+
+PO
43+
＝AlPO4
↓
S3、一沉淀：一除杂后的溶液的主成份为硫酸锂，沉淀即加入氢氧化钠，将镍钴锰沉淀成氢氧化物回收并与硫酸锂分离，其过程的反应公式如下：CoSO4+2NaOH＝Co(OH)2↓
+Na2SO4NiSO4+2NaOH＝Ni(OH)2↓
+Na2SO4MnSO4+2NaOH＝Mn(OH)2↓
+Na2SO4S4、二除杂：沉淀后进行过滤的溶液加入磷酸锂，根据溶度积将钙、镁、铝此类杂质去除，增加溶液杂质的去除程度，其过程的反应公式如下：3CaSO4+2Li3PO4＝Ca3(PO4)2↓
+3Li2SO43MgSO4+2Li3PO4＝Mg3(PO4)2↓
+3Li2SO4Al2(SO4)3+2Li3PO4＝2AlPO4↓
+3Li2SO4S5、苛化：二除杂后滤液加入氢氧化钠，将锂盐转化为氢氧化锂，其过程的反应公式如下：Li2SO4+2NaOH＝2LiOH+Na2SO4S6、一浓缩结晶：苛化完成之后，经过滤得到苛化液，苛化液经过蒸发浓缩后冷却结晶，经过滤后得到粗制氢氧化锂和母液，一次结晶的母液返回一除杂工序用于补充钠离子和调节PH值用，粗制氢氧化锂再用纯水溶解后再进行第二次浓缩结晶，是为了降低产品中硫酸根、钠离子含量，浓缩结晶后经过滤后得到精制氢氧化锂和母液，第二次结晶母液返回二除杂工序，其中富集的杂质离子可在磷酸锂除杂时再次去除；S7、酸溶：将优溶和沉淀工序的残渣加入硫酸和还原剂，还原剂采用双氧水，使用双氧水不会在溶出的溶液中增加任何杂质对其中的镍钴锰有价金属进行溶出，以硫酸盐的形式进入到溶出液之中，其过程的反应公式如下：Co2O3+H2O2+2H2SO4＝2CoSO4+3H2O+O2↑
Ni2O3+H2O2+2H2SO4＝2NiSO4+3H2O+O2↑
MnO2+H2O2+H2SO4＝MnSO4+2H2O+O2↑
Co(OH)2+H2SO4＝CoSO4+2H2ONi(OH)2+H2SO4＝NiSO4+2H2OMn(OH)2+H2SO4＝MnSO4+2H2O酸溶后过滤得到的滤液为镍钴锰混合硫酸盐，滤渣为碳粉及酸不溶物；S8、一除铁：酸溶后过滤的滤液采用黄钠铁钒法除铁，其过程的反应公式如下：3Fe2(SO4)3+Na2SO4+12H2O＝Na2[Fe6(SO4)4(OH)
12
]
↓
+6H2SO4式中的钠离子为加入的钠盐如碳酸钠以及后序沉淀母液中的钠离子，反应条件：双氧水加入量为二价铁离子量的0.5
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0.8倍，反应温度85
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90℃，反应时间30
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60分钟；然后加入碳酸钠或沉淀母液，用量通过控制终点PH值2.5
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4.0，反应温度85
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90℃，反应时间60
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90分钟，反应完成后过滤得到铁渣和除铁后液；S9、除钙镁：除铁后液，加入氟化钠，将其中的钙镁离子以氟化钙和氟化镁的沉淀去除，其过程的反应公式如下：CaSO4+2NaF＝CaF2↓
+Na2SO4MgSO4+2NaF＝MgF2↓
+Na2SO4反应条件：氟化钠加入量为理论用量的9
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14倍，反应温度85
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90℃，反应时间60
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90分钟。反应完成过滤得到钙镁渣和除钙镁后液；S10、二沉淀：除钙镁后的溶液的主成份为硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰，加入氢氧化钠，将镍钴锰沉淀成氢氧化物，其过程的反应公式如下：CoSO4+2NaOH＝Co(OH)2↓
+Na2SO4NiSO4+2NaOH＝Ni(OH)2↓
+Na2SO4MnSO4+2NaOH＝Mn(OH)2↓
+Na2SO4反应条件：反应温度45
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70℃，PH值8.5
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10.5，反应时间30
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60分钟。沉淀用于去除钠及氟离子，反应完成后过滤得到粗制氢氧化镍钴锰和母液，母液返回除铁工序补充钠离子和调节PH值；S11、精洗：将粗制氢氧化镍钴锰在过滤设备中进行初步洗涤后，置于清洗槽内加入纯水，纯水加入量为投入氢氧化镍钴锰重的3
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5倍，洗涤温度50
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60℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘训兵，
申请(专利权)人：湖南金源新材料循环利用有限公司，
类型：发明
国别省市：