[发明专利]一种利用熔盐法从废旧锂电池中回收制备钴单质的方法

说明书

本发明涉及固废回收领域，具体涉及一种利用熔盐法从废旧锂电池正极材料中回收制备钴单质的方法，包括以下步骤：S1、称取定量的NaCl、CaCl₂、和LiCoO₂，混匀研磨后置于真空干燥箱内去除水分；S2、将混合试剂置于管式电阻加热炉中加热；S3、制备电极；S4、将电极置于熔盐中进行电沉积；S5、在室温下取出阴极铁片并洗涤，最终得到钴单质。本发明可以从废旧锂电池正极材料中直接回收单质钴；设备简单，易于控制，降低生产工艺难度，同时温度控制在750℃，相较于传统方法能耗低、对环境污染小；此外，熔盐体系中的盐均为较为常见的盐，没有腐蚀性，避免强酸或强碱的使用，较为安全。

技术领域

本发明涉及固废回收领域，具体涉及一种利用熔盐法从废旧锂电池正极材料中回收制备钴单质的方法。

背景技术

钴是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。但我国钴资源缺乏储量低，不足世界总储量的4%。而锂离子电池中钴的质量分数可达到15%，钴的含量是伴生钴矿含量的850倍左右，远高于钴矿山的品位，且钴资源原料相对集中。此外按每年报废1亿只锂离子电池计算，其中可回收的钴约有600吨，因此对废旧锂电池中钴金属的回收对资源的循环利用有重要意义。

其回收方法主要有干法冶金技术和湿法冶金技术，还有一些新兴的回收技术像生物溶出法、离子交换法等。干法冶金技术对废旧电池的回收主要是通过将收集的大量电池在高温环境下进行焙烧，利用电池自身的有机物和碳对金属物质进行还原，最后得到金属合金。干法回收技术对设备要求较高，在回收过程会产生大量废气造成环境污染，且最后产物为合金，不利于后期分离。湿法回收工艺主要是通过酸碱浸取正极材料，使正极物质中有价金属以离子态形式进入溶液中，在通过不同回收方式得到金属单质或金属化合物。但湿法回收工艺因使用酸碱，对设备造成一定腐蚀，且回收成本高，中间产物对人体和环境有一定危害。生物冶金法是利用微生物对有价金属的溶解作用，但效率低下，难以大量生产回收。离子交换法利用离子交换树脂的选择性吸附溶液中的有价金属，然后再用洗脱液洗脱出金属离子，使有价金属离子集聚在溶液中，最后通过沉淀、有机溶剂萃取等方法得到金属产物。但由于不同离子的吸附系数存在较大差异，导致操作复杂，步骤繁琐。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种利用熔盐法从废旧锂电池中回收制备钴单质的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种利用熔盐法从废旧锂电池中回收制备钴单质的方法，包括以下步骤：

S1、称取定量的NaCl、CaCl₂、和LiCoO₂，将称量的试剂混匀研磨，置于真空干燥箱内去除水分；

S2、将干燥后的混合试剂置于管式电阻加热炉中，且温度随炉升温至750℃后恒温，使LiCoO₂在熔盐中达到饱和溶解平衡状态；

S3、用高纯镍丝分别把处理后的铁片和高纯石墨片与不锈钢棒连接制备电极；

S4、将制作的电极置于熔盐中，使熔盐刚好浸没铁片，高纯石墨片与铁片平行相对放置，进行电沉积；

S5、沉积结束后，电极随炉冷却至室温取下阴极铁片，在微波条件下使用蒸馏水进行洗涤，真空干燥后即得钴单质。

优选的，所述步骤S1中的LiCoO₂来源于手机废旧锂电池，通过手工拆解、高温烧结法回收得到。

优选的，所述步骤S1中NaCl和CaCl₂的用量按照摩尔比为1:1，所述的LiCoO₂的用量为质量百分比5%。

优选的，所述步骤S1中真空干燥条件为：200℃温度下干燥12h。