[发明专利]一种废三元锂电池正极材料制备高纯硫酸钴溶液的方法

权利要求书

1.一种废三元锂电池正极材料制备高纯硫酸钴溶液的方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1：破碎分离：将废三元锂电池进行破碎后进行磁吸、分级过筛和旋风沉降，制备得到电池粉料；

S2：硫酸一次浸出：将电池粉料置于水和二次浸出液中得到混合液，随后加入硫酸反应溶解得到溶解液；

S3：在溶解液中加入还原剂，反应后进行固液分离，得碳粉渣和一次浸出液；

S4：硫酸二次浸出：将碳粉渣置于水中，加入硫酸反应溶解得到碳粉渣溶解液；

S5：在碳粉渣溶解液中加入还原剂，反应后进行固液分离，得到二次碳粉渣和二次浸出液；

S6：一次浸出液除铝铁：在一次浸出液中加入碳酸钠溶液进行除铁铝反应，过滤后制备得到铝铁渣和除铁铝液；

S7：一次萃取：在除铁铝液中加入金属萃取剂，萃取后分离得到含钴水相；

S8：二次萃取：在含钴水相加入金属萃取剂，萃取后分离制备得到含钴有机萃取相；

S9：反萃：将含钴有机萃取相置于硫酸溶液中，反萃后分离金属萃取剂，制备得到高纯硫酸钴；

所述金属萃取剂包括以下制备步骤：

（1）将2-5份六水合氯化铁置于100-120份甘醇中搅拌溶解，随后加入10-13份乙酸钠和1-2份聚丙二醇，搅拌后置于200-220℃下煅烧6-8h，制备得到四氧化三铁颗粒；

（2）将3-5份四氧化三铁颗粒分散于300-400份去离子水中，随后加入10-12份果糖和25-30份尿素，搅拌溶解后在190-210℃下反应10-12h，分离洗涤烘干，制备得到具有空腔的介孔四氧化三铁颗粒；

（3）将15-20份丙烯酸异丁酯和2-4份双丙酮丙烯酰胺置于140-160份N,N-二甲基甲酰胺中，随后加入5-8份具有空腔的介孔四氧化三铁颗粒和0.1-0.5份偶氮二异丁腈搅拌1-2h进行预负载，随后在75-85℃下反应4-5h，离心烘干后制备得到聚合物负载介孔四氧化三铁颗粒；

（4）将制备得到的聚合物负载介孔四氧化三铁颗粒分散于去离子水中，加入1-2份己二酰肼，随后将pH调节至5-6，反应1-3h后离心干燥，制备得到交联聚合物负载介孔四氧化三铁颗粒；

（5）将交联聚合物负载介孔四氧化三铁颗粒分散于硅烷偶联剂溶液中，制备得到硅烷改性四氧化三铁颗粒；

（6）将十二烷基硫酸钠溶解于130-150份水中制备得到浓度为9-12mmol/L的预聚乳化液，随后加入10-15份甲基丙烯酸甲酯和0.1-0.5份过硫酸钾，在60-75℃下预聚反应0.5-1h后破乳，制备得到聚甲基丙烯酸甲酯预聚物；

（7）将十二烷基硫酸钠溶解于180-200份水中制备得到浓度为9-12mmol/L的聚合乳化液，加入5-8份硅烷改性四氧化三铁颗粒混合均匀后，加入5-10份聚甲基丙烯酸甲酯预聚物、8-15份甲基丙烯酸甲酯、2-4份甲基丙烯酰胺、1-2份三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和0.1-0.5份过硫酸钾后，在60-75℃下进行聚合反应3-4h，破乳后将沉淀洗涤干燥，制备得到聚合物包覆四氧化三铁颗粒；

（8）将聚合物包覆四氧化三铁颗粒置于萃取剂中，在真空条件下静置吸附15-20h，过滤后制备得到金属萃取剂，所述萃取剂包括P204或P507。

2.根据权利要求1所述的一种废三元锂电池正极材料制备高纯硫酸钴溶液的方法，其特征在于，步骤S2中所述混合液中各原料质量份数为：电池粉料30-40份，水10-100份，二次浸出液0-60份；加入硫酸后pH为0.5-1.5。

3.根据权利要求1所述的一种废三元锂电池正极材料制备高纯硫酸钴溶液的方法，其特征在于，所述还原剂为25-30wt%双氧水或焦亚硫酸钠，步骤S3中所述还原剂与电池粉料质量比为0.2-0.4:1；所述反应为在60-85℃下保温6-10h；所述固液分离时控制pH为2-2.5，所述一次浸出液中钴镍镁浓度为60-90g/L。

4.根据权利要求1所述的一种废三元锂电池正极材料制备高纯硫酸钴溶液的方法，其特征在于，步骤S4和S5中各原料质量份数为：碳粉渣20-30份，水30-50份，硫酸10-20份，还原剂5-10份；步骤S5中所述反应为在65-95℃下保温6-10h，所述二次碳粉渣中钴含量≤0.1wt%。