[发明专利]一种废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法

权利要求书

1.一种废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)称取一定量的废锂离子电池粉末，向其中加入预定配比的浓硫酸进行充分搅拌混匀并放入电炉在一定温度下焙烧预定时间；

(2)将焙烧后的电池粉末采用纯水在预定液固比和温度下进行机械搅拌浸出；

(3)达到浸出反应时间后，对料浆进行液固分离，滤渣送湿法回收镍钴锰系统，含锂浸出液分别采用硫化沉淀与氧化中和沉淀分步脱除铜、镍、钴重金属，以及铁、铝杂质；

(4)对所得富锂净化液在预定电流密度、酸度与温度下电解产出二氧化锰粉末；

(5)电解沉锰后的含锂溶液，采用硫化沉淀法脱除残余锰离子，硫化锰沉淀返回前序硫化除杂工序作为硫化剂；

(6)向硫酸锂溶液中添加饱和碳酸钠溶液，在预定温度下进行碳化沉锂产出碳酸锂粉体；

所述步骤(1)中的电池粉末来自于废锂离子电池破碎分选产出的黑粉，其中所含的正极材料为锰酸锂、三元及其与钴酸锂电池活性粉末的混合物；

所述步骤(1)中采用的浓硫酸为98％的工业硫酸；

所述步骤(1)中熟化焙烧过程中控制浓硫酸用量摩尔比为n_H2SO4:n_Li＝0.95-1.5、熟化焙烧温度为350-750℃、熟化焙烧时间为1-5h；

所述步骤(2)中焙砂水浸温度30-98℃、液固比为(3-10):1、浸出时间为0.5-4h；

所述步骤(4)中电解分离回收二氧化锰工序电解液pH＝1-5、电流密度40-80A/m²、电解温度50-110℃；

所述步骤(1)中通过控制焙烧气氛控制实现高价钴被还原为低价态。

2.根据权利要求1所述的废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法，其特征在于，所述步骤(3)中硫化沉淀所用硫化剂为BaS与MnS中的任意一种或两者混合物，硫化沉淀工序反应pH＝2-7、温度30-95℃、硫化剂过剩系数1-3、反应时间0.5-5h。

3.根据权利要求1所述的废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法，其特征在于，所述步骤(3)中氧化中和沉淀工序所用中和剂为Ca(OH)₂、NaOH、Mn(OH)₂中的一种或多种混合使用，具体操作为：向含锂浸出液中加入少量双氧水或鼓入富氧空气，然后搅拌使溶液中Fe²⁺离子氧化为Fe³⁺离子，再加入中和剂调节溶液pH值为5-7，在30-100℃温度下搅拌反应0.5-5h，使溶液中的Fe³⁺和Al³⁺发生中和水解沉淀除去。

4.根据权利要求1所述的废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法，其特征在于，所述步骤(5)中硫化沉锰工序所用硫化剂为Na₂S、NaHS、H₂S、福美钠中的一种或多种混合使用，硫化沉锰工序反应pH＝1-6、温度60-98℃、硫化剂过剩系数1-3、反应时间0.5-5h。

5.根据权利要求1所述的废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法，其特征在于，所述步骤(6)中碳化沉锂工序饱和碳酸钠溶液过剩系数1-1.8、温度70-120℃、反应时间0.5-3h。