[发明专利]回收有价金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收有价金属的方法，特别是，有关于利用过氧化氢及超音波辅助，从废弃的锂电池回收并分离纯化钴、锰、镍或锂的方法。

背景技术

二次电池可通过充电过程将电能转换成化学能再次使用，因可充电功能具重复使用的环保概念，使二次电池普及全球市场。在商业上，一般将二次锂电池依正极材料不同，分为钴酸锂(氧化锂钴，LiCoO₂)、镍酸锂(氧化锂镍，LiNiO₂)、锰酸锂(氧化锂锰，LiMn₂O₄)、三元是钴镍锰酸锂(氧化锂钴镍锰，LiCoO₂/LiNiO₂/LiMn₂O₄)、磷酸铁锂(锂铁磷，LiFePO₄)。

一般而言，钴酸锂电池以应用于手持式装置电子产品为主；镍酸锂电池因为安全性尚未克服，所以生产者以及使用者较少；而锰酸锂电池因为安全性高，让其目前广泛应用在手工具当中。二次锂电池的正极材料评估结果显示，以钴酸锂为正极材料的二次锂电池，其正极材料所占成本约40％，但以锰酸锂为正极材料的二次锂电池，其正极材料所占成本约20％，以锰酸锂为正极材料可降低二次锂电池的价格，且锰元素对环境的兼容性较高。因此，三元是(LiCoO₂/LiNiO₂/LiMn₂O₄)正极材料，透过增加镍元素提高电容量，及增加锰元素达到安全性与低成本要求。因为三元是正极材料可降低成本，其体积小及重量轻，具发展进步空间，逐渐于市场崛起，成为二次锂电池中最具竞争力的正极材料，并于2012年开始陆续出货。

然而，当三元是正极材料锂电池在二至五年后废弃，却会影响到现行回收技术在未来的可适用性。二次锂电池内含多种金属元素(锂、钴、镍、锰、铜、铝等)，多属有价物，在有限资源的使用，如不加以回收再生，资源将会耗尽。其中，钴金属在自然界中只占25ppm，蕴藏量相当稀少。当锂电池渐渐投入使用时，其原料来源势必将受产地的开采量所限制，所以基于资源有限且使用量逐年上升的考虑，电池材料的回收处理将是未来各国必须面临的重要课题。

发明内容

本发明实施例是针对一种回收有价金属的方法，能够从废弃的锂电池中提升回收钴、锰、镍及锂等有价金属的纯度。

基于上述目的，本发明提供了一种回收有价金属的方法，其适用于废二次锂电池。回收有价金属的方法可包括下列步骤：利用放电程序与切割剥离程序去除废二次锂电池的外壳，接着进行粉碎分选程序以产生含有钴、锰、镍及锂正极材料粉体。利用碱溶程序以沉淀去除粉体中的铝金属。利用含有过氧化氢与硫酸的酸液将粉体浸渍出含锰、钴、镍及锂的酸浸渍液，其中粉体是放置于的酸液浸渍槽或的超音波辅助装置的酸液浸渍槽中。利用萃取剂对酸浸渍液进行锰、钴、镍及锂的溶剂萃取，经预萃取去除铜、铁等微量杂金属。除杂后的酸浸渍液再经溶剂萃取，以生成含有锰的第一油相溶液以及含有钴、镍及锂的第一水相萃余液，再对第一水相萃余液萃取以生成含有钴的第二油相溶液以及含有镍及锂的第二水相萃余液。以及利用回收程序以分别自第一油相溶液反萃、第二油相溶液反萃及第二水相萃余液分别回收纯化的锰、钴、镍以及锂，其中回收程序可包括化学沉淀反应或电解反应。其中粉体与酸液的比例范围为1g/100ml～4g/100ml，浸渍时间的范围为0.5～3.0小时，酸液包含3.0～4.0N的硫酸，酸液浸渍的温度介于摄氏45度～55度，并每隔一时间间隔加入2.5ml、浓度为35％的过氧化氢。

较佳地，化学沉淀反应是利用氧化还原反应将金属离子沉淀，电解反应可将金属离子还原成金属元素。

较佳地，氧化还原反应包括通过对第一油相溶液的反萃液或第二油相溶液的反萃液或第二水相萃余液，进行不同pH值的调整，使钴、锰、镍或锂沉淀，并通过过滤使钴、锰、镍或锂分别以固态盐的形态来加以回收，pH值的范围介于2.0～11.0。

较佳地，pH调整剂包括氢氧化钠、碳酸钠、硫化钠或草酸氨。

较佳地，本发明的回收有价金属的方法还包括将固态盐溶解于溶液以进行电解提炼钴、锰或镍。

较佳地，萃取剂包括D2EHPA、HEHEHP或Cyanex272。