[发明专利]从含金属残留物回收钴离子、镍离子和锰离子的方法

说明书

从含金属残留物回收钴离子、镍离子和锰离子的方法。本发明涉及一种从含金属残留物回收选自钴、镍、锰的一种或多种金属离子及其混合物的方法，包括：A)用包含乳酸的浸提溶液浸提所述残留物，以获得滤液1和固体滤饼1；B)分离所述滤液1；C)从所述滤液1沉淀乳酸钴、乳酸镍或乳酸锰，以获得滤液2和沉淀物1；和D)分离所述沉淀物1；或A)用所述浸提溶液浸提所述残留物，以获得滤液1和固体滤饼1；E)从所述滤液1沉淀乳酸钴、乳酸镍或乳酸锰，以获得滤液3和固体滤饼2；和F)分离所述固体滤饼2；以及G)从所述固体滤饼2分离所述乳酸钴、乳酸镍或乳酸锰。

本申请要求2020年8月3日提交的欧洲专利申请EP20382720.9的利益。

技术领域

本发明涉及从含金属残留物、特别是从电池回收钴离子、镍离子和锰离子的方法。具体来说，涉及一种从残留物回收钴离子、镍离子和锰离子的方法，所述方法包括使用乳酸作为浸提和沉淀剂。

背景技术

含金属残留物的处置迄今为止主要通过沉积在垃圾填埋场中、焚烧或热冶金过程，对环境具有相当大污染，并且金属材料回收率低。最常见的含金属残留物是来自于金属工业活动的残留物例如合金和金属催化剂，或来自于失效的电子设备例如笔记本电脑和手机电池。

具体来说，电池对于我们日常生活中使用的电子设备中的能量存储至关重要，所述电子设备从小型便携式电子设备(PED)如手机和笔记本电脑到医疗设备或电动汽车(EV)。

电池包括大量种类的材料，它们包含有价值的金属(Li、Co、Ni、Mn、Cu、Al……)、石墨和有机化合物。电池通过离子和电子在被多孔膜隔开的阳极和阴极之间的可逆运输发挥作用，所述多孔膜通常由塑料制成并填充有含有添加剂盐的有机电解质。阳极和阴极由附着到集电箔(铜和铝)上的活性电极材料(例如钴、镍、锰和铁)的粉末构成。

三种最流行的电池是镍镉电池、镍金属氢化物电池和锂离子电池。然而，锂离子类型是被PED和EV行业采用的主要电池技术，其占近期全球电池需求增长的大部分。除了锂之外，这些锂离子电池还包括一些其他原材料例如钴、镍、锰、铝和铁。

未来废物预测估计到2030年将有累积4百万吨报废(EOL)的EV电池模块，这高于当前的全球回收利用能力。因此，欧洲的立法规定所有收集的废电池必须经过处理和回收利用。然而，尽管在持续地广泛进行，但回收和再利用报废(EOL)电池材料的方法仍在开发中。

常用的回收电池的方法可以分为三种不同类型：机械、火法冶金和湿法冶金方法。目前，在商业化工业规模上，将它们的组合用于回收电池的金属原材料。

回收方法通常包括几个步骤。在第一个初始阶段中，在收集和选择电池后，将电池放电(浸泡在盐溶液中)并进行机械处理(即切碎或压碎，过筛，空气、水浴或磁性分离)。当破坏电池的结构时，获得外壳(钢)、集电器(Cu、Al)、塑料隔板、电解质和活性物质(AM)(即LiCoO₂)的混合物。在这一阶段后，材料被转变成黑色研磨粉末，被称为黑色物质(BM)。第二阶段可以是火法冶金处理。在实际的工业回收过程中，这些处理是传统的处理，其涉及三个不同步骤：热解、还原和焚烧。最后，在最终阶段中进行湿法冶金处理。通常，这个步骤涉及浸提在上一步骤中获得的BM，以将所述BM中存在的物质通过化学反应转化成新的化合物。最常用的浸提溶液含有无机酸例如硫酸、盐酸和硝酸。最后，可以通过添加沉淀剂进行最终沉淀，以回收原始的感兴趣的化合物。

然而，上述回收过程有几个缺点。具体来说，由于使用了极端实验条件和有害污染试剂，它们对环境具有极大的负面影响。此外，这些方法不能高效回收废电池中存在的所有金属物质，例如锂、钴、镍、锰和铁，特别是镍和钴。

因此，从本领域中已知的情况可以推论，对提供环境友好、易于工业规模放大、更高效、安全且选择性的用于回收利用含金属残留物(例如废电池)、特别是用于从含金属残留物回收钴离子、镍离子和锰的方法，仍存在着需求。

发明内容