【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种从锂离子电池正极材料中提锂的方法，具体涉及一种从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法。
技术介绍
1、近年来，随着高能量密度锂离子电池的成熟和政策导向，全球新能源汽车市场增长迅速，进一步增加锂离子电池退役规模，废旧锂离子电池回收问题日趋严重。
2、目前，用于生产锂离子电池所需的锂，主要从盐湖卤水和高品位的锂矿中提取。盐湖卤水虽然储量丰富，但提锂需要消耗大量卤水资源，且生产周期较长。锂矿石如锂云母和锂辉石中锂的质量含量分别仅为3.84%和3.73%，从中提锂对环境影响较大，开采和加工耗能较高。相比盐湖卤水和锂矿石，废旧锂离子电池正极材料中锂的质量含量约为5～7%，提取能耗和污染也远远小于上述两种来源，因此，从废旧锂离子电池中提锂具有重要意义，无论从环境保护还是资源节约的角度来看，废旧锂离子电池的回收利用都是十分必要且急迫的。
3、目前，废旧锂离子电池正极材料的回收方法主要为火法工艺与湿法工艺。火法工艺流程短、工艺简单，但是，存在能耗高、空气污染大及锂回收率低等问题；湿法工艺也存在流程长、用水量大、锂回收率低等问题。因此，需要找到一种有效的优先提锂方法以实现经济效益的进一步扩大。
4、cn112079369a公开了一种从废锂离子电池中优先提锂及协同回收锰的方法，是将预处理得到的正极活性材料、碳质还原剂、氯化剂充分混匀后，进行无氧焙烧；焙砂加水搅拌再经过滤，得滤液和滤渣，滤液经过后续处理，得电池级碳酸锂。但是，该方法使用金属氯化物作为氯化剂可能引入金属杂质，造成后续过渡金属回收分
5、cn107964593a公开了一种通过氯化焙烧气相回收废弃锂电池渣中锂的方法，是将报废锂电池渣与一定量金属氯化物混合，在高温下进行焙烧以收集挥发的氯化锂。但是，该方法处理的电池渣不包含过渡金属元素，且该方法所需焙烧温度较高，能耗较大。
6、cn117127027a公开了一种利用盐精从废旧三元电池中提取有价金属元素的方法，是将废旧三元锂离子电池放电、破碎和筛分得到的粉末与氯化铵混合，在加盖的莫来石匣钵中焙烧，焙烧产物经水浸、过滤后获得滤液；向滤液中添加氢氧化钠饱和溶液并离心分离，获得氢氧化镍钴锰和清液；向清液中添加碳酸钠饱和溶液，获得粗制碳酸锂晶体。但是，该方法通过氢氧化物沉淀的方法分离过渡金属，并未实现优先提锂。
7、cn112062143a公开了一种以废旧锂离子电池为原料的无酸制备碳酸锂的方法，是将废旧锂离子电池正极粉末与氯化钙混合进行高温焙烧，焙烧产物水洗后过滤，滤液加入硫酸锂除钙后，再次过滤，滤液经蒸发浓缩后，加入碳酸钠，获得高纯度碳酸钠。但是，该方法引入了杂质钙离子，需要对富锂浸出液除杂。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种锂元素回收率高，碳酸锂产品纯度高，分离效果好，氯化剂价格低廉、来源广泛，无金属元素残留，工艺简单，成本低，适宜于工业化生产的从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，包括以下步骤：
3、（1）将废旧锂离子电池正极材料粉末与含氯、氢化合物混合后，置于管式炉中，通入氧气气氛，进行氯化焙烧，得焙烧产物；
4、（2）将步骤（1）所得焙烧产物研磨后，加水，搅拌浸出，过滤，得富锂浸出液和浸出渣。
5、本专利技术方法的目的是：通过添加含氯、氢化合物进行氯化焙烧，实现正极材料中锂的高效转化。其主要原理是：废旧锂离子电池正极材料粉末中的金属元素可与含氯、氢化合物分解产生的氯化氢气体反应生成金属氯化物，在氧气气氛和一定的温度下，金属氯化物被选择性转变，即锂已经转变为可溶性氯化锂盐，在氧化过程中，由于氯化锂的氧化条件苛刻，对气氛也有要求，难以被氧化，而已经转变为氯化物的过渡金属则转变为相应的氧化物，再通过水浸，可溶性氯化锂盐进入富锂浸出液，过渡金属的氧化物则进入浸出渣被过滤，从而实现优先提锂。
6、本专利技术方法氯化焙烧过程中所涉及的反应方程式如下：
7、nh4cl = nh3↑+ hcl↑；
8、(c2h3cl)n = nhcl↑+ nc2h2↑；
9、12lini1/3co1/3mn1/3o2= 6li2o + 4nio + 4coo + 4mno2+ o2↑；
10、li2o + 2hcl↑= 2licl + h2o↑；
11、nio + 2hcl↑= nicl2+ h2o↑；
12、coo + 2hcl↑= cocl2+ h2o↑；
13、co3o4+ 8hcl↑= 3cocl2+ 4h2o↑+ cl2↑；
14、mno + 2hcl↑= mncl2+ h2o↑；
15、mno2+ 4hcl↑= mncl2+ 2h2o↑+ cl2↑；
16、2nicl2+ o2↑= 2nio + 2cl2↑；
17、5cocl2+ 3o2↑= 2coo + co3o4+ 5cl2↑；
18、3mncl2+2o2↑= 2mno + mno2+ 3cl2↑。
19、以上反应方程式主要包含焙烧过程中发生的氯化剂和正极材料的分解、金属氧化物的氯化以及金属氯化物的氧化三种反应。氯化剂在高温下分解产生的hcl气体氯化废旧锂离子电池正极材料粉末形成金属氯化物，在随后的焙烧过程中，过渡金属氯化物被氧化转变为金属氧化物，实现锂的选择性氯化。
20、优选地，步骤（1）中，所述废旧锂离子电池正极材料粉末包括含ni、co、mn的一元、二元或三元正极材料等中的一种或几种。所述废旧锂离子电池正极材料粉末可由现有技术预处理废旧锂离子电池材料获得。本专利技术方法所使用的废旧锂离子电池正极材料粉末来源于格林美股份有限公司。
21、优选地，步骤（1）中，所述废旧锂离子电池正极材料粉末中，li的质量含量为1～10%，ni的质量含量为0～70%，co的质量含量为0～70%，mn的质量含量为0～70%，且ni、co、mn不同时为0。
22、优选地，步骤（1）中，在使用前，先将所述废旧锂离子电池正极材料粉末过筛，取200目筛下，再于50～70℃下，干燥20～30h。
23、优选地，步骤（1）中，所述含氯、氢化合物中的氯与废旧锂离子电池正极材料粉末中锂的摩尔比为1.0～3.0:1（更优选1.5～3.0:1）。所述用量能保证锂的完全氯化，又不会让过多的其它过渡金属元素被氯化。
24、优选地，步骤（1）中，所述含氯、氢化合物包括氯化铵、聚氯乙烯或浓盐酸等中的一种或几种。所述聚氯乙烯为粒径200目筛下的粉末。所述浓盐酸的质量分数为36～38%。
25、优选地，步骤（1）中，当采用研磨混合时，研磨混合的时间为10～60min。所述研磨时间可保证反应的均匀性。
26、优选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述废旧锂离子电池正极材料粉末包括含Ni、Co、Mn的一元、二元或三元正极材料中的一种或几种；所述废旧锂离子电池正极材料粉末中，Li的质量含量为1～10%，Ni的质量含量为0～70%，Co的质量含量为0～70%，Mn的质量含量为0～70%，且Ni、Co、Mn不同时为0；在使用前，先将所述废旧锂离子电池正极材料粉末过筛，取200目筛下，再于50～70℃下，干燥20～30h；所述含氯、氢化合物中的氯与废旧锂离子电池正极材料粉末中锂的摩尔比为1.0～3.0:1；所述含氯、氢化合物包括氯化铵、聚氯乙烯或浓盐酸中的一种或几种；当采用研磨混合时，研磨混合的时间为10～60min。
3.根据权利要求1或2所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述氧气气氛通入的流量为20～100mL/min；所述氧气气氛中氧气的体积分数≥70%；所述氯化焙烧是指：以3～20℃/min的速率
4.根据权利要求1～3之一所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述研磨至200目筛下；所述焙烧产物与水的固液比为50～250g/L；所述搅拌浸出的温度为室温～50℃，搅拌的速度为100～800rpm，时间为0.5～3.0h。
5.根据权利要求1～4之一所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：将步骤（2）所得富锂浸出液蒸发浓缩后，在富锂浓缩液中加碱，陈化，过滤，在滤液中加入碳酸钠，蒸发结晶，洗涤晶体，得碳酸锂产品。
6.根据权利要求5所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：所述富锂浸出液蒸发浓缩的温度为80～95℃，蒸发浓缩至锂的质量浓度≥10g/L；所述加碱至富锂浓缩液的pH值为10～12；所述陈化的时间为2～4h；所述碳酸钠与富锂浸出液中锂的摩尔比为0.60～0.75:1；所述蒸发结晶的温度为80～95℃，蒸发浓缩至晶体析出；用90～100℃的热水洗涤晶体≥2次。
...【技术特征摘要】
1.一种从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述废旧锂离子电池正极材料粉末包括含ni、co、mn的一元、二元或三元正极材料中的一种或几种；所述废旧锂离子电池正极材料粉末中，li的质量含量为1～10%，ni的质量含量为0～70%，co的质量含量为0～70%，mn的质量含量为0～70%，且ni、co、mn不同时为0；在使用前，先将所述废旧锂离子电池正极材料粉末过筛，取200目筛下，再于50～70℃下，干燥20～30h；所述含氯、氢化合物中的氯与废旧锂离子电池正极材料粉末中锂的摩尔比为1.0～3.0:1；所述含氯、氢化合物包括氯化铵、聚氯乙烯或浓盐酸中的一种或几种；当采用研磨混合时，研磨混合的时间为10～60min。
3.根据权利要求1或2所述从废旧锂离子电池正极材料中优先提锂的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述氧气气氛通入的流量为20～100ml/min；所述氧气气氛中氧气的体积分数≥70%；所述氯化焙烧是指：以3～20℃/min的...
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