[发明专利]一种从废旧动力锂离子电池黑粉中回收镍钴锰锂的方法

说明书

本发明公开了一种废旧动力锂离子电池黑粉中回收镍钴锰锂的方法，步骤是：先采用硫酸+二氧化硫体系浸出，过滤，滤液中加入石灰乳，调pH为10～12控制沉淀，过滤得到镍钴锰富集物和含锂滤液；含锂滤液净化除杂，加入碳酸钠溶液沉锂，得到碳酸锂；镍钴锰富集物用硫酸浸出，调pH为4～6，除去杂质铁、铝，固液分离，得到净化渣和净化液；净化液的pH调至4～5，用P204作为萃取剂进行萃锰，用P507作为萃取剂进行萃钴，用P507作为萃取剂进行萃镍。本发明大大提高了锂的回收率，且沉锂产生的氢氧化钠可返回继续用在石灰乳富集镍钴锰工序上，同时提高了硫酸镍、硫酸钴、碳酸锰的产量。

技术领域

本发明属于废旧锂离子动力电池的回收技术领域，具体涉及一种从废旧动力锂离子电池黑粉中回收镍钴锰锂的方法。

背景技术

随着新能源汽车使用量爆炸式的增长，废旧动力锂离子电池未来将会是我国城市的主要固体废弃物之一，但同时也会是典型的“城市矿产”。锂离子电池中含有大量的有价金属，例如，镍钴锰酸锂三元正极材料中锂、镍、钴的平均含量为1.9％、12.1％、2.3％；此外，铜、铝等占比也达到了13.3％和12.7％。这些金属的含量甚至远高于在矿石中的含量，极具回收价值。同时废旧动力电池的回收也减轻了环境污染压力，具有经济和社会环保双重效益。

对废旧动力锂离子电池的回收，主要有固相高温煅烧再生工艺和湿法浸出工艺，还有一些涉及选矿学分离方法，如重选，磁选等。目前湿法回收工艺路线多主要使用H₂SO₄+H₂O₂浸出体系、H₂SO₄+SO₂浸出体系、有机酸浸出体系，其中H₂SO₄+H₂O₂浸出体系存在H₂O₂价格高，易分解，属于易制爆管控品的问题，工业化应用存在诸多不便；有机酸浸出体系主要是国内的高校进行了研究，没有工业化应用的前景。

另外，现有三元锂电池回收工艺中将物料进行酸浸出，一般通过萃取法将镍钴锰各有价金属进行分离和回收，锂在流程末端才进行回收。而在前端镍、钴、锰等元素回收时会有部分锂元素夹带损失，所以导致最终锂回收率较低，仅60％左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废旧动力锂离子电池黑粉中回收镍钴锰的方法，工艺流程短，三元正极材料中镍钴锰锂的回收率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种从废旧动力锂离子电池黑粉中回收镍钴锰锂的方法，包括以下步骤：

(1)将废旧的动力锂离子电池进行放电、拆解、破碎、分选，获得混合有正负极材料的电池黑粉；将得到的电池黑粉置于水浴锅中，加水搅拌浆化，然后通入二氧化硫气体，二氧化硫加入量25～75ml/min，同时缓慢添加浓硫酸，直至控制pH为1～2时反应到达终点，浸泡后过滤，滤渣烘干；

(2)将步骤(1)得到的浸出液置于20～80℃的水浴锅中，加入配制好的石灰乳，搅拌，调pH为10～12时反应到达终点，反应后过滤，得到镍钴锰富集物和含锂滤液；

(3)将步骤(2)得到的含锂滤液用碱调pH为10～12，过滤除杂，再加入适量碳酸钠溶液，沉淀出碳酸锂，过滤洗涤，得到粗碳酸锂产品；

(4)将步骤(2)得到的镍钴锰富集物经洗涤、烘干后，添加硫酸溶液溶解，调pH为1～2，硫酸浸出得到的浸出液用碱回调pH为4～6，除去杂质铁、铝，固液分离，得到净化渣和净化液；

(5)将步骤(4)得到的净化液的pH调节至4～5，用P204作为萃取剂进行萃锰，其中P204浓度25％，皂化率55％，萃取段9级，得到负载Mn有机相和含Ni、Co、Mg的萃余液，然后用硫酸进行反萃，6级逆流反萃，得到硫酸锰溶液，随后用碳酸钠溶液沉锰，得到碳酸锰产品；