一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法技术

本发明专利技术涉及废旧锂电池回收技术领域，具体公开了一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，包括如下步骤：制浆：将三元黑粉与水混合后制浆得到浆料；初步浸出：往制浆得到的浆料中加入酸液与还原剂，于室温下反应以进行初步浸出；低温冻结：往初步浸出后的浆料中通入液氮或干冰使浆料形成多晶冰，浆料的温度达到

【技术实现步骤摘要】
一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池回收
，具体涉及一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速发展，退役报废的锂电池越来越多，其中镍钴锰三元锂电池占据了较大比例，废旧镍钴锰三元锂电池经过放电、拆解、破碎、酚酸、分离后，得到的黑色混合物，称为三元黑粉。三元黑粉中含有大量的镍钴锰锂等有价金属，为了规范锂电池回收行业的发展，相关部门规定，进入“新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件”的企业，其镍钴锰的回收率需要超过98％，锂的回收率需要超过85％，因此，如何从三元黑粉中高效回收得到具有经济价值的有价金属，是研发的难点和热点。
[0003]现有技术中，三元黑粉中有价金属的回收大都采用湿法回收，湿法回收具有低能耗、低成本、低污染的特点，湿法回收过程中酸浸与萃取分离是极为关键的步骤，为了解决生产效率率低的问题，公开号为CN115764036A中国专利公开了一种从三元电池回收黑粉料中浸取有价金属的方法，其包括以下步骤：(1)动态还原焙烧预处理：将从废旧镍钴锰三元锂电池中回收的黑粉料置于保护气氛动态焙烧炉中；(2)两段逆流水浸出提锂：将还原焙烧后料与纯水按6
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8：1的液固质量比混合之后，在温度为40
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60℃，反应时间为30
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45分钟的条件下，进行混合浆化反应；(3)常压浸出加高压酸浸联合二段逆流浸出。也即，其通过焙烧预处理、两端逆流水浸出提取锂元素以及高压酸浸等方式结合，使镍钴锰等浸出率得到提升，然而其操作较为复杂，生产成本较高。
[0004]而常规的酸浸过程中，为了保证三元黑粉中镍钴锰锂的浸出率，不得不加入超过量的酸和还原剂，在后续除杂工序中，则需把浸出液的pH值提升以除去铁铝等杂质，因此若前期浸出时加入的酸过量太多，除杂时必然浪费很多液碱去调pH除杂，此外，为了提高镍钴锰锂的浸出率，浸出过程中需在高温环境下进行，容易造成冒槽及增加能耗。
[0005]因此，本专利技术旨在开发一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，以更好的解决三元黑粉中有价金属浸出率低、酸碱消耗高、容易冒槽等问题，从而更好地满足实际生产需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，以解决三元黑粉中有价金属浸出率低、酸消耗高、容易冒槽、能耗高等问题。
[0007]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0008]一种从三元黑粉中浸出有价金属的方法，将三元黑粉制浆，浸出过程中将经过初步浸出的浆料速冻至
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50～
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60℃以形成多晶冰，然后升温进行深度浸出处理。
[0009]进一步地，一种从三元黑粉中浸出有价金属的方法，包括如下步骤：
[0010]制浆：将三元黑粉与水混合后制浆得到浆料；
[0011]初步浸出：往制浆得到的浆料中加入酸液与还原剂，于室温下反应以进行初步浸出；
[0012]低温冻结：往初步浸出后的浆料中通入液氮或干冰使浆料形成多晶冰，浆料的温度达到
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50～
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60℃时停止加液氮或干冰；
[0013]深度浸出：升温使冻结的多晶冰全部融化，此过程为深度浸出；
[0014]过滤：将融化后的浆料过滤，得到滤渣与滤液，洗涤滤渣，合并滤液与洗涤液即为浸出液。
[0015]进一步地，制浆步骤中，三元黑粉与水的固液比为1:3～6。
[0016]进一步地，初步浸出步骤中，所述酸液为浓硫酸，所述还原剂为双氧水。优选的，所述硫酸为大于或等于98％的浓硫酸。
[0017]优选的，所述双氧水的质量浓度为27～30％；
[0018]进一步地，加入硫酸的量为理论量的105～110％，加入的双氧水的量为理论值的150～200％。
[0019]进一步地，初步浸出的反应时间为0.5～1h。
[0020]进一步地，初步浸出及深度浸出过程中保持搅拌，低温冻结过程中停止搅拌。
[0021]进一步地，深度浸出步骤中，升温方式为室温下自然升温，深度浸出过程中多晶冰进行重结晶。
[0022]进一步地，得到的浸出液中，锂的浸出率≥99％，镍的浸出率≥99.5％，钴的浸出率≥99％，锰的浸出率≥99.5％。
[0023]有益效果：
[0024]本专利技术所述的低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，其利用急速冷冻浆料使其形成多晶冰，然后升温使多晶冰进行重结晶，在重结晶过程中，冰晶数量减少，冰晶长大，冰晶演化过程中，大冰晶的表面能比小冰晶的表面能小，导致大冰晶变大而小冰晶变小甚至消失，冰晶之间出现液体层，黑粉、酸液和还原剂在冰缝里的液体层富集，因此冰缝中的液体层中酸液和还原剂的浓度极高，从而实现低温低酸条件下三元黑粉料中镍钴锰锂的高效浸出。
[0025]本专利技术所述的低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，与传统的浸出工艺相比，能降低浸出温度，减少酸与还原剂用量，减少生产成本与能耗、降低操作难度的同时防止高温冒槽，提高有价金属的浸出率，适合工业化生产。
[0026]本专利技术所述的低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，得到的浸出液中锂的浸出率≥99％，镍的浸出率≥99.5％，钴的浸出率≥99％，锰的浸出率≥99.5％，具有极为重要的经济价值。
附图说明
[0027]图1为实施例1中降温冻结后，浆料形成的多晶冰的光学显微镜图。
[0028]图2为实施例1中自然升温后，浆料形成的多晶冰发生重结晶后的光学显微镜图。
[0029]图3为实施例2中降温冻结后，浆料形成的多晶冰的光学显微镜图。
[0030]图4为实施例2中自然升温后，浆料形成的多晶冰发生重结晶后的光学显微镜图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术。
[0032]实施例1
[0033]一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，包括如下步骤：
[0034]制浆：将镍钴锰三元锂离子电池黑粉料混合均匀，用ICP测得各组分的含量分别为：锂5.4％，镍22.1％，钴8.5％，锰11.5％；称取100g混合粉末放入烧杯内，加水300g，搅拌均匀得到浆料；
[0035]初步浸出：往制浆得到的浆料中滴加98％的浓硫酸123.2g，滴加27.5％的双氧水70.4g，常温下搅拌反应1h；
[0036]低温冻结：往初步浸出后的浆料中通入液氮使浆料形成多晶冰，浆料的温度达到
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50～
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60℃时停止加液氮；
[0037]深度浸出：停止加液氮后在室温下自然升温，由于温度升高，多晶冰进行重结晶，重结晶过程中，三元黑粉中的物质、硫酸和双氧水在冰缝里的液体层富本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，其特征在于，将三元黑粉制浆，浸出过程中，将经过初步浸出的浆料速冻至
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50～
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60℃以形成多晶冰，然后升温进行深度浸出处理。2.根据权利要求1所述的低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：制浆：将三元黑粉与水混合后制浆得到浆料；初步浸出：往制浆得到的浆料中加入酸液与还原剂，于室温下反应以进行初步浸出；低温冻结：往初步浸出后的浆料中通入液氮或干冰使浆料形成多晶冰，浆料的温度达到
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50～
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60℃时停止加液氮或干冰；深度浸出：升温使冻结的多晶冰全部融化，此过程为深度浸出；过滤：将融化后的浆料过滤，得到滤渣与滤液，洗涤滤渣，合并滤液与洗涤液即为浸出液。3.根据权利要求2所述的低温低酸条件下从三元黑粉中浸出有价金属的方法，其特征在于，制浆步骤中，三元黑粉与水的固液比为1:3～6。4.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林海，肖宏，马成，
申请(专利权)人：湖南埃索凯未来能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：