[发明专利]一种自废锂电池中回收有价金属的工艺

说明书

技术领域

本发明属于废旧电池回收技术领域，具体涉及一种从废锂电池中回收有价金属的工艺。

背景技术

锂离子电池应用广泛，产量和消费量逐年攀升，报废量的不断增加给环境造成了严重污染。但废旧锂离子电池中的钴、铜、镍等金属分别占20%、15%和6%左右，极具回收价值。尤其金属钴稀少、价格贵，没有单独的矿床，大多伴生于铜、镍矿中，且品位较低。电池中的金属钴所占比例远远高于钴矿。从废锂离子电池中回收钴、铜、镍等金属即资源利用了稀贵金属，又降低污染，符合国家倡导的资源循环型社会的理念。

中国专利数据库中相关的回收方法很多，例如从含有CO、NI、MN的锂电池渣中回收有价金属的方法，用250G/L以上的浓度的盐酸溶液搅拌浸出,或者用200G/L以上的浓度的硫酸溶液边加热到65～80℃边搅拌浸出,或者以混合有200G/L以上的浓度的硫酸溶液和20G/L以上的过氧化氢溶液的溶液,进行搅拌浸出处理,对于浸出液以酸性萃取剂溶剂萃取MN、CO及NI这3种金属的98%以上,生成含有各个金属的溶液,从这些溶液和含有萃取后的LI的残留液回收MN、CO、NI及LI这样的有价金属。但该方法对环境和劳动条件均有较大影响，而且能耗高，处理成本高。如一种从废旧锂离子电池中回收、制备钴酸锂的方法，内容大致为正极材料在恒温电阻炉中,高温除去筛下物中的粘结剂与导电剂乙炔黑,然后采用氢氧化钠除铝后,过滤、洗涤与烘干,得到杂质含量低的失活钴酸锂;配入适当比例的碳酸锂,于马弗炉中高温烧结合成具有活性的钴酸锂电池材料。应用该方法虽工艺简单，但脱铝脱不完全，实际生产只能作为提钴的中间原料，很难保证产品质量。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供一种工艺流程简单，能耗低，产品回收率高、纯度高的自废锂电池中回收有价金属的工艺，以实现对钴、铜、镍、铝等有价金属的全方面回收。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：1、一种自废锂电池中回收有价金属的工艺，包括如下步骤：

A：将废旧电池放电后打开电池外壳，对去壳后的电池极芯立即用碱浸的方法进行预处理；并将预处理后的极芯粉碎、分选；向分选后的电极材料颗粒加入适量的水，并不断进行搅拌、浆化；

B：向上述浆料加入碱液进行碱浸出，使铝充分反应进入溶液后过滤，分为黑色粉末和滤液，对滤液进行pH值调节至3-6，回收氢氧化铝；

C：对黑色粉末漂洗后进行酸浸出：向黑色粉末中加入用3-6 mol/L H₂SO₄加H₂O₂溶液按1～6：1的配比方案形成的酸液，而固液比为1：5～13，浸出时间为1-2.5s。

D：将步骤C所得的物质进行过滤分离；分离的滤渣可反复进行B、C步骤后回收利用；分离的滤液加入除铁槽中进行除铁，通入蒸汽加热至55℃-95℃，依次加入氯酸钠，加入液碱反应后生成三价铁沉淀；完成后过滤，滤渣洗涤浆化可反复进行B、C步骤后回收利用；滤液加至除钙、镁反应槽，加入氟化钠，通入蒸汽加热充分反应后过滤；

E：将上述过滤的滤液用萃取剂进行铜萃取，利用稀硫酸反萃萃取液，得到硫酸铜溶液，并进入电积工序制得电积铜产品。

F：经铜萃取后的萃余液为钴、镍的硫酸盐溶液，将上述萃余液进行钴萃取，先用NiCO₃粉末调节萃余液pH至2～6，后用萃取剂萃取分离Ni²⁺与Co²⁺；反萃液利用稀硫酸反萃得到单一的硫酸钴溶液，萃余液为硫酸镍溶液。

作为本发明的进一步改进：在步骤A中，所述极芯粉碎颗粒细度在50-100目，一方面便于分选分离，提高纯度，另一方面可以使电池极芯颗粒反应后续反应更加充分，提高转化率。

作为本发明的优选实施例：在步骤B中所述的碱液为氢氧化钠溶液。

为提高酸浸出步骤的效率，促进黑色粉末的充分反应，使Cu2+、Co2+、Ni+离子充分转化为硫酸盐溶液，在步骤C中，利用蒸汽控制酸浸出的温度在60-70℃。

作为本发明的优选实施例：在步骤E中,铜萃取条件为：在室温下，使用萃取剂浓度为10％，萃取液pH值为1.0，油水相比为1:1，萃取时间为5～15 min。可以使铜充分转化，提高回收率，经检测，铜的回收率可达98％。

作为本发明的优选实施例：为提高钴的回收率，在步骤F中, 钴萃取条件为：温度30℃～90℃，萃取剂体积分数10％-40%，皂化率60％，相比1：1，三级逆流萃取。