CN109811127A - 一种从电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法 - Google Patents

Abstract

一种从电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法，步骤如下：调节浸出液pH值，用萃取剂萃取铜，得到含铁、铝、锰、镍、钴和锂的萃余液，含铜的有机相；将磷酸钠溶液加入萃余液中沉淀铁和铝，搅拌0.5～3小时，过滤，得到沉淀物和沉淀母液；将沉淀母液用酸性含磷萃取剂萃取分离，得到含锂的萃余液和含锰镍钴有机相；在含锰镍钴有机相中加入浓度为0.2～3mol/L的硫酸溶液进行反萃取，得到含锰镍钴溶液；将磷酸钠溶液加入萃余液，搅拌0.5～3小时，过滤，得到磷酸锂和沉淀母液，部分沉淀母液返回沉淀铁和铝。本发明采用一种从电池电极材料浸出液中回收锰镍钴，降低了回收成本，提高了锂电池回收的经济效益。

Description

一种从电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法

技术领域

本发明属于从废旧锂离子电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法。

背景技术

随着锂离子电池的迅速发展，锂离子电池已经占领了便携式消费电子市场，并且不断向新能源电动汽车等领域扩张。我国已成为当今世界上最大的锂电池生产、消费和出口国，预计到2020年动力锂离子电池的需求量将达到125Gwh，报废量将达到2.2Gwh，约50万吨。到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。总之，动力电池回收事关安全、污染、资源问题，也影响着新能源汽车的持续发展。废旧锂离子电池资源化技术的开发，不仅有利于环境保护，还有较大的经济效益。

目前，市场上常用的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂和镍钴锰三元正极材料和磷酸铁锂等。在回收处理这些废旧电池时，普遍采用硫酸、硝酸和盐酸等酸将电极材料中的有价金属浸出，浸出液中含有镍、钴、锂、铜、锰、铝和铁等金属。浸出液中的混合金属离子仍需采用合适的纯化方法才能实现资源化，纯化可分为分离纯化和合成纯化，分离纯化是采用选择性沉淀法或萃取法等将各个金属逐一分离；合成纯化则是将混合金属再生合成为一种物质，从而实现多种金属同时回收，避免了金属分离。目前，从溶液中萃取回收有价金属一般都是用萃取剂将铁、铝、锰分离，然后分离镍钴；由于萃取分离镍钴之前分离锰需要消耗成本，而锰是电极材料合成所需元素，若将锰与镍钴锂之外杂质先分离，然后将镍钴锰一起回收，将大大降低分离成本。因此，开发一种成本低廉、环境友好、适应性强的从废旧锂离子电池电极材料浸出液中回收有价金属的技术极具意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低回收成本，提高回收经济效益的从废旧锂离子电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法。

所述电池电极材料浸出液为废旧锂离子电池经过破碎、分选、浸出得到的浸出液，其中含镍5～40g/L，钴3～20g/L，铝0.01～2g/L，锰0.01～20g/L，锂2～10g/L，铜0.1～2g/L，铁0.1～3g/L和磷0.1～3g/L。

本发明的从电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法如下：

1)用氢氧化钠或碳酸钠调节浸出液pH值为0～1，按体积比5～1:1，用萃取剂萃取铜，得到含铁、铝、锰、镍、钴和锂的萃余液，含铜的有机相，含铜的有机相用于回收铜；

2)按磷酸根与铁和铝离子的摩尔比1:0.6～1，将浓度0.01～1mol/L的磷酸钠溶液加入步骤1)所得的萃余液中沉淀铁和铝，搅拌0.5～3小时，过滤，得到沉淀物和沉淀母液；

3)按体积比1:1～5，将步骤2)所得的沉淀母液用酸性含磷萃取剂萃取分离，得到含锂的萃余液和含锰镍钴有机相；

4)在步骤3)所得的含锰镍钴有机相中加入浓度为0.2～3mol/L的硫酸溶液进行反萃取，得到含锰镍钴溶液；

5)按磷酸根与锂离子的摩尔比1:2～3，将浓度0.01～1mol/L的磷酸钠溶液加入步骤3)所得的萃余液，搅拌0.5～3小时，过滤，得到磷酸锂和沉淀母液，部分沉淀母液返回步骤2)沉淀铁和铝。

所述酸性含磷萃取剂为P204、P507或Cyanex272中的一种或几种。

本发明为降低废旧锂离子电池电极材料浸出液中回收有价金属的回收成本及提高了锂电池回收的经济效益，不是采用萃取法将锰镍钴金属逐一分离，而是同时回收锰镍钴混合金属，避免了金属分离的成本消耗。为了进一步降低生产成本，先将铜回收，再采用磷酸盐沉淀法将铁和铝选择性沉淀，得到净化的镍钴锰锂溶液；然后萃取锰镍钴与锂分离；最后采用锂沉淀率更高的磷酸盐沉淀锂，并将部分沉淀母液中的磷酸根返回沉淀铁和铝。采用磷酸盐沉淀除杂，将锰镍钴一起回收，沉淀母液中磷酸根返回用于沉淀铁和铝等方案有利于节约成本。

具体实施方法

实施例1

某废旧锂离子电池电极材料浸出液，其中含镍5g/L，钴20g/L，铝1.9g/L，锰0.10g/L，锂10g/L，铜2g/L，铁0.1g/L和磷0.2g/L。用氢氧化钠调节浸出液pH值为0.2，按体积比1:1，用Lix984萃取剂萃取铜，得到含铁、铝、锰、镍、钴和锂的萃余液，含铜的有机相回收铜；按磷酸根与铁和铝离子的摩尔比1:0.7，将浓度0.01mol/L的磷酸钠溶液加入萃余液中沉淀铁和铝，搅拌3小时，过滤，得到沉淀物和沉淀母液；按体积比1:1，将沉淀母液用P204萃取剂萃取分离，得到含锂的萃余液和含锰镍钴有机相；在含锰镍钴有机相中加入浓度为3mol/L的硫酸溶液进行反萃取，得到含锰镍钴溶液；按磷酸根与锂离子的摩尔比1:3，将浓度1mol/L的磷酸钠溶液加入萃余液，搅拌3小时，过滤，得到磷酸锂和沉淀母液，部分沉淀母液返回沉淀铁和铝。计算回收率：锂97％、锰镍钴98％、铜97％。

实施例2

某废旧锂离子电池电极材料浸出液，其中含镍5g/L，钴20g/L，铝1.9g/L，锰0.10g/L，锂10g/L，铜2g/L，铁0.1g/L和磷0.2g/L；用氢氧化钠调节浸出液pH值为0.9，按体积比5:1，用M5640萃取剂萃取铜，得到含铁、铝、锰、镍、钴和锂的萃余液，含铜的有机相回收铜；按磷酸根与铁和铝离子的摩尔比1:1，将浓度1mol/L的磷酸钠溶液加入萃余液中沉淀铁和铝，搅拌0.5小时，过滤，得到沉淀物和沉淀母液；按体积比5:1，将沉淀母液用Cyanex272萃取剂萃取分离，得到含锂的萃余液和含锰镍钴有机相；在含锰镍钴有机相中加入浓度为0.2mol/L的硫酸溶液进行反萃取，得到含锰镍钴溶液；按磷酸根与锂离子的摩尔比1:2，将浓度0.01mol/L的磷酸钠溶液加入萃余液中，搅拌0.5小时，过滤，得到磷酸锂和沉淀母液，部分沉淀母液返回沉淀铁和铝。计算回收率：锂99％、锰镍钴99％、铜99％。

实施例3

某废旧锂离子电池电极材料浸出液，其中含镍38g/L，钴8g/L，铝0.9g/L，锰17.0g/L，锂3g/L，铜0.2g/L，铁2.7g/L和磷2.8g/L；用碳酸钠调节浸出液pH值为2.2，过滤得沉淀物和滤液；将浸出液用氢氧化钠调节pH值为0.5，按体积比3:1，用Lix973萃取剂萃取铜，得到含铁、铝、锰、镍、钴和锂的萃余液，含铜的有机相回收铜；按磷酸根与铁和铝离子的摩尔比1:0.8，将浓度0.09mol/L的磷酸钠溶液加入萃余液中沉淀铁和铝，搅拌2.5小时，过滤，得到沉淀物和沉淀母液；按体积比3:1，将沉淀母液用P204和P507混合萃取剂萃取分离，得到含锂的萃余液和含锰镍钴有机相；在含锰镍钴有机相中加入浓度为2.0mol/L的硫酸溶液进行反萃取，得到锰镍钴溶液；按磷酸根与锂离子的摩尔比1:2.7，将浓度0.5mol/L的磷酸钠溶液加入萃余液中，搅拌2.5小时，过滤，得到磷酸锂和沉淀母液，部分沉淀母液返回沉淀铁和铝。计算回收率：锂98％、锰镍钴99％、铜98％。

Claims (2)

1.一种从电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法，其特征是步骤如下：

1)用氢氧化钠或碳酸钠调节浸出液pH值为0～1，按体积比5～1:1，用萃取剂萃取铜，得到含铁、铝、锰、镍、钴和锂的萃余液，含铜的有机相，含铜的有机相用于回收铜；

2)按磷酸根与铁和铝离子的摩尔比1:0.6～1，将浓度0.01～1mol/L的磷酸钠溶液加入步骤1)所得的萃余液中沉淀铁和铝，搅拌0.5～3小时，过滤，得到沉淀物和沉淀母液；

3)按体积比1:1～5，将步骤2)所得的沉淀母液用酸性含磷萃取剂萃取分离，得到含锂的萃余液和含锰镍钴有机相；

4)在步骤3)所得的含锰镍钴有机相中加入浓度为0.2～3mol/L的硫酸溶液进行反萃取，得到含锰镍钴溶液；

5)按磷酸根与锂离子的摩尔比1:2～3，将浓度0.01～1mol/L的磷酸钠溶液加入步骤3)所得的萃余液，搅拌0.5～3小时，过滤，得到磷酸锂和沉淀母液，部分沉淀母液返回步骤2)沉淀铁和铝。

2.根据权利要求1所述从电池电极材料浸出液中回收有价金属的方法，其特征是所述酸性含磷萃取剂为P204、P507或Cyanex272中的一种或几种。