CN111072077A - 一种分步沉淀分离镍钴锰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：(1)沉锰：原料液升温至90℃以上，加入高锰酸钾固体，反应2～3小时后过滤得到滤渣和沉锰后液，将滤渣水洗后得锰渣；(2)沉钴：调节沉锰后液pH在1～3，升温至80℃以上，加入过硫酸钠，反应2～3小时得到滤渣和沉钴后液，将滤渣水洗后得钴渣；(3)沉镍：调节沉钴后液pH至9以上，升温至60℃以上，反应1～2小时后过滤，将滤渣水洗后得氢氧化镍产品。本发明工艺能够对镍钴锰进行逐步分离，每一步分离的效率高，金属残留极少，整个分离工艺简单易操作，无废液排放，减轻了后续处理负担，生产成本低。

Description

一种分步沉淀分离镍钴锰的方法
技术领域
本发明涉及电池回收技术领域，尤其涉及一种分步沉淀分离镍钴锰的方法。
背景技术
锂电池正极材料以钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂为主，其作为新型能源电池现已得到广泛应用，因具有高安全性、高容量等特性，在数码产品如手机、笔记本电脑等产品中广泛使用。随着新能源产业的飞速发展，废旧电池数量不断激增，为了资源再利用和了环境安全，电池材料的回收利用就起到了举足轻重的作用。
废电池及废旧镍钴锰酸锂离子电池中含有大量的镍钴锰等，具有较大的回收价值，对于镍钴锰的分离，有的采取萃取分离，但萃取分离的缺点在于会产生较多废液，且废液较难处理，分离效果不好，为此，发明人提供一种分步沉淀分离镍钴锰的方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，能够对镍钴锰进行逐步分离，每一步分离的效率高，金属残留极少，整个分离工艺简单易操作，无废液排放，减轻了后续处理负担，生产成本低。
本发明采用的技术方案如下：
为实现上述目的，本发明提供一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液升温至90℃以上，加入高锰酸钾固体，反应2～3小时后过滤得到滤渣和沉锰后液，将滤渣水洗两遍后得锰渣；
反应原理为：3MnSO4+2KMnO4+2H2O＝K2SO4+5MnO2+2H2SO4
(2)沉钴：调节沉锰后液pH在1～3，升温至80℃以上，加入过硫酸钠，反应2～3小时得到滤渣和沉钴后液，将滤渣水洗两遍后得钴渣；
反应原理为：Na2S2O8+2CoSO4+6NaOH＝4Na2SO4+2Co(OH)3
(3)沉镍：调节沉钴后液pH至9以上，升温至60℃以上，反应1～2小时后过滤，将滤渣水洗两遍后得氢氧化镍产品。
优选地，所述原料的pH为1～4。
优选地，所述步骤(1)中，反应温度在90～100℃。
优选地，所述步骤(1)中，高锰酸钾加入量为理论加入量的1.1～1.5倍。
优选地，所述步骤(2)中，反应温度在80～100℃，反应时保持pH在1～3。
优选地，所述步骤(2)中，过硫酸钠加入量为理论加入量的4～5倍。
优选地，所述步骤(3)中，反应温度在60～80℃，反应时保持pH在9～14。
优选地，所述步骤(2)和(3)中，用氢氧化钠调节溶液的pH。
优选地，所述步骤(1)、(2)和(3)中，滤渣水洗次数不低于2次。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过采用分步沉淀的方法对镍钴锰进行逐步分离，每一步分离的效率高，金属残留极少，整个分离工艺简单易操作，镍钴锰渣的水洗液中含有少量的镍钴锰，可用于镍钴锰正极材料浸出工艺中做配酸使用，使得本发明的工艺无废液排放，减轻了后续处理负担，降低了生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液pH为4，升温至90℃，缓慢加入高锰酸钾固体，加入量为理论沉锰所需量的1.5倍，持续保温反应3小时后过滤，将滤渣进行水洗2遍，得到分离出来的锰渣。
(2)沉钴：将沉锰后液升温至90℃，缓慢加入过硫酸钠固体，加入量为理论沉钴所需量的4倍，并用氢氧化钠调节pH至2，保温反应3小时后过滤，将滤渣进行水洗2遍，得到分离出来的钴渣。
(3)沉镍：将沉钴后液升温至60℃，用氢氧化钠调节pH至13，反应2小时后过滤，将滤渣水洗2遍得氢氧化镍产品。
实施例2
一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液pH为1，升温至100℃，缓慢加入高锰酸钾固体，加入量为理论沉锰所需量的1.3倍，持续保温反应3小时后过滤，将滤渣进行水洗2遍，得到分离出来的锰渣。
(2)沉钴：将沉锰后液升温至90℃，缓慢加入过硫酸钠固体，加入量为理论沉钴所需量的5倍，并用氢氧化钠调节pH至3，保温反应2小时后过滤，将滤渣进行水洗2遍，得到分离出来的钴渣。
(3)沉镍：将沉钴后液升温至80℃，用氢氧化钠调节pH至9，反应1小时后过滤，将滤渣水洗2遍得氢氧化镍产品。
实施例3
一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液pH为2，升温至95℃，缓慢加入高锰酸钾固体，加入量为理论沉锰所需量的1.1倍，持续保温反应2小时后过滤，将滤渣进行水洗3遍，得到分离出来的锰渣。
(2)沉钴：将沉锰后液升温至100℃，缓慢加入过硫酸钠固体，加入量为理论沉钴所需量的4.5倍，并用氢氧化钠调节pH至1，保温反应2小时后过滤，将滤渣进行水洗3遍，得到分离出来的钴渣。
(3)沉镍：将沉钴后液升温至70℃，用氢氧化钠调节pH至14，反应1小时后过滤，将滤渣水洗3遍得氢氧化镍产品。
实施例4
一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液pH为3，升温至97℃，缓慢加入高锰酸钾固体，加入量为理论沉锰所需量的1.4倍，持续保温反应2.5小时后过滤，将滤渣进行水洗3遍，得到分离出来的锰渣。
(2)沉钴：将沉锰后液升温至80℃，缓慢加入过硫酸钠固体，加入量为理论沉钴所需量的4.7倍，并用氢氧化钠调节pH至2，保温反应2.5小时后过滤，将滤渣进行水洗3遍，得到分离出来的钴渣。
(3)沉镍：将沉钴后液升温至75℃，用氢氧化钠调节pH至10，反应1.5小时后过滤，将滤渣水洗3遍得氢氧化镍产品。
实施例5
一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液pH为2，升温至95℃，缓慢加入高锰酸钾固体，加入量为理论沉锰所需量的1.4倍，持续保温反应2小时后过滤，将滤渣进行水洗3遍，得到分离出来的锰渣。
(2)沉钴：将沉锰后液升温至95℃，缓慢加入过硫酸钠固体，加入量为理论沉钴所需量的5倍，并用氢氧化钠调节pH至3，保温反应2.5小时后过滤，将滤渣进行水洗3遍，得到分离出来的钴渣。
(3)沉镍：将沉钴后液升温至65℃，用氢氧化钠调节pH至12，反应1.5小时后过滤，将滤渣水洗3遍得氢氧化镍产品。
利用本发明的分步沉淀法分离镍钴锰后测的，步骤(1)中锰渣中锰含量在50～55％，镍钴含量在1％以下，所得沉锰后液中锰含量在0.001g/L以下；步骤(2)中钴渣中钴含量在50～60％，镍含量在0.5％以下，沉钴后液中钴含量在0.005g/L以下；步骤(3)中，镍渣中镍含量在75～77％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，以镍钴锰酸锂正极材料的酸性浸出液为原料液，包括以下处理步骤：
(1)沉锰：原料液升温至90℃以上，加入高锰酸钾固体，反应2～3小时后过滤得到滤渣和沉锰后液，将滤渣水洗后得锰渣；
(2)沉钴：调节沉锰后液pH在1～3，升温至80℃以上，加入过硫酸钠，反应2～3小时得到滤渣和沉钴后液，将滤渣水洗后得钴渣；
(3)沉镍：调节沉钴后液pH至9以上，升温至60℃以上，反应1～2小时后过滤，将滤渣水洗后得氢氧化镍产品。
2.根据权利要求1所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述原料的pH为1～4。
3.根据权利要求1所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，反应温度在90～100℃。
4.根据权利要求1所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高锰酸钾加入量为理论加入量的1.1～1.5倍。
5.根据权利要求1所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，反应温度在80～100℃，反应时保持pH在1～3。
6.根据权利要求1所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，过硫酸钠加入量为理论加入量的4～5倍。
7.根据权利要求1所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，反应温度在60～80℃，反应时保持pH在9～14。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(2)和(3)中，用氢氧化钠调节溶液的pH。
9.根据权利要求8所述的一种分步沉淀分离镍钴锰的方法，其特征在于，所述步骤(1)、(2)和(3)中，滤渣水洗次数不低于2次。
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