CN115072800B - 锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，涉及锂离子电池拆解技术领域，包括以下步骤：S1、粉碎配料；S2、绝氧煅烧；S3、破碎水浸；S4、精滤、MVR浓缩；S5、酸溶浸渍；S6、洗涤活化；S7、共沉除杂；S8、除钙除氟；S9、精除氟；S10、配料沉淀。该锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，在湿法处理时没有使用萃取，最终产品中油份含量极低，规避了后续前驱体对电池生产的影响，利用活性黑粉自身的铝、铜及炭粉的还原性，并按一定比例补充炭铝粉，在隔绝氧气的情况下高温焙烧，不需要控制炉内气氛，控制简单，能耗低；流程短，工艺简单易操作；流程内物料进行循环利用，减少原辅料的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池拆解技术领域，具体为锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法。
背景技术
随着近年来锂离子电池的需求和产量快速增长，而锂离子电池有一定的使用寿命。三元锂离子电池报废后，其中含有大量的有价金属，且其中有机电解质等组成易造成环境污染和危害人体健康。而在电池生产过程中会产生一些正极极片的报废件和边解料，其中含有大量的有金属，且其中的粘合剂等易造成环境污染。
传统回收处理工艺，处理过程复杂，易产生二次污染，在湿法处理过程中一般会用到萃取，而萃取的萃取剂为有机物，有一定的水溶性，易造成提纯盐中有机质的残留，有机质的残留易对三元前驱体合成以及电池生产造成影响，为此，我们提出锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，包括以下步骤：
S1、粉碎配料
首先将活性黑分再次粉碎，粒度控制在375目，粉碎之后过筛，筛上物继续返回粉碎，粉碎的目的主要是将结团的粉料、金属铜、金属铝破碎分散并为后续配料提供更好的条件，然后将筛下物混匀后取样分析其中的氧、炭、铜、铝元素，根据元素组份的含量来配料，根据组份加入活性炭粉、铝粉、氧化钙粉的混合粉，炭粉：铝粉：氧化钙粉的比例为4：1：0.5，控制混合物中铜+铝+炭：氧在1：11，总铝不高于5％，总钙不高5％，目的是为了控制元素的比值更利于还原的进行，铝高于5％不得于还原反应的进行，氧化钙粉的加入为助剂，促进反应的进行，配料完成后混合均匀；
S2、绝氧煅烧
将混合好的配料进入煅烧炉中隔绝氧气进行煅烧，其主要过程反应如下：
4LiCoO2+C＝2Li2CO3+4Co+CO2↑
2LiCoO2+2Al＝Al2O3+Co+Li2O
2LiCoO2+3Cu＝3CuO+Co+Li2O
4LiNiO2+3C＝2Li2CO3+4Ni+CO2↑
2LiNiO2+2Al＝Al2O3+Ni+Li2O
2LiNiO2+3Cu＝3CuO+Ni+Li2O
4LiMn2O4+5C＝2Li2CO3+8Mn+5CO2↑
2LiMn2O4+2Al＝Al2O3+4MnO+Li2O
S3、破碎水浸
然后将煅烧好的物料经冷却后进行破碎，将烧结块粉碎至粒度，目的是为了便于后续水浸提锂，然后将破碎后的物料投入反应器内，根据锂含量加入纯水，控制浸出液中锂含量在28g/L，加入稀酸控制渣中锂小于0.1％，反应过程如下：
Li2O+H2O＝2LiOH
H++Li2CO3＝2Li++H2O+CO2↑
S4、精滤、MVR浓缩
当水浸完成之后，经过滤后得到含锂溶液与含镍钴锰的渣，滤液静置36小时后，采用0.25微米过滤孔径过滤器进行精过滤，过滤掉固体颗粒物，目的是为了确保后续产品的纯净度，精滤后的滤液加入碳酸钠，将锂离子转化为碳酸锂，碳酸钠的加入量为理论量的45％，加入碳酸钠反应后进行MVR浓缩，当浓缩液有结晶析出后进行冷却结晶，过程主要反应如下：
Na2CO3+Li+＝Li2CO3+Na+
2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O
冷却结晶后过滤，得到碳酸锂和母液，母液可返回精滤继续使用；
S5、酸溶浸渍
水浸之后的渣采用硫酸直接溶解，过程反应如下：
Co+H2SO4＝CoSO4+H2↑
Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O
CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O
Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑
Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑
MnO+H2SO4＝MnSO4+H2O
FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O↑
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
反应完成后过滤得到渣和溶出液；
酸溶过滤后的渣，主要成份为炭和硅酸盐，浸渍是采用氢氟酸和磷酸的混合酸，氢氟酸：磷酸的比例为4:1，浸渍是为了将其中的硅酸盐及难溶性金属溶出，氢氟酸和磷酸的混合酸浓度控制在9.5％，用量与渣的比例为2.5:1，浸渍时间为75min；
S6、洗涤活化
浸渍后的渣过滤后，先采用乙醇浸洗，再采用纯水洗涤，乙醇用量以完全淹盖渣为准，浸洗时间为90min，之后采用纯水洗涤，纯水用量为洗涤至PH值大于6为准，乙醇浸洗是为了将有机质溶解去除，纯水洗涤是为了将残酸洗去，洗涤后的渣为炭粉，其余杂质已去除干净，将炭粉在隔氧的条件下进行活化焙烧，焙烧温度425℃，焙烧时间170min，目的是为了活化炭粉，让炭粉具有活性，用于黑粉配料时补充炭比；
S7、共沉除杂
酸溶之后，过滤得到的滤液中主成份为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，杂质主要为硫酸铁、硫酸铜、硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁，共沉除杂的原理是用碱调节PH值时Fe2+、Cu2+、Al3+会产生共沉淀效果，以沉淀的形式从溶液中去除，反应完成后过滤，得到共沉淀渣和滤液；
S8、除钙除氟
共沉淀除杂液，加入氟化钠，将其中的钙镁离子以氟化钙和氟化镁的沉淀去除，过程反应如下：
CaSO4+2NaF＝CaF2↓+Na2SO4
MgSO4+2NaF＝MgF2↓+Na2SO4
反应条件：氟化钠加入量为理论用量的12倍，反应温度88℃，反应时间70min；
反应完成过滤得到钙镁渣和除钙镁后液；
除钙镁后的溶液的主成份为硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰，由于加入氟化钠来除钙镁，溶液中仍残留一定浓度的氟离子，氟离子对后工序有影响，除氟采用是的硫酸铝，然后用碱调整PH值，氟产生沉淀去除，一般可将溶液中氟离子降至0.05g/L，其原理如下：
F-+Al2(SO4)3＝AlF3↓
Al2(SO4)3+6H2O＝2Al(OH)3↓+H2SO4
一方面硫酸铝与氟离子反应生成氟化铝的沉淀；另一方面硫酸铝发生水解反应生成氢氧化铝和硫酸，采用碱中和产生的硫酸使反应顺利进行，产生氢氧化铝的同时会吸附溶液中游离的氟离子一并沉淀；
反应条件：反应温度60℃，终点PH值5.2，反应时间65min，反应完成后过滤，得到氟渣和滤液；
S9、精除氟
经S8除氟后的滤液因其氟离子含量仍有0.05g/L，仍达不到直接使用的要求，所以还需要继续精除氟，精除氟分为两步，首先采用活性炭过滤吸附，再采用除氟树脂吸附，活性炭过滤吸附将溶液中悬浮的氢氧化铝等去除，因氢氧化铝吸附游离氟离子，被一并吸附去除，溶液调节PH值在3.0后再经专用树脂交换除氟，树脂采用的是西安蓝晓科技新材料股份有限公司的除氟专用树脂，将溶液中的氟离子深度去除；
S10、配料沉淀
精除氟后的溶液通过0.3微米孔径过滤器过滤后，取样检测其中的镍、钴、锰含量。加入硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰调整其含量达到三元前驱体三元素要求；
然后将配好的溶液与液碱、氨水同时加入至反应槽内，将镍钴锰共沉淀为镍钴锰的氢氧化混合物；
反应条件：反应温度40℃，反应时间165min，终点PH值11，氨离子浓度3g/L，反应完成后再进行过滤、洗涤、烘干后得到的物料即为三元前驱体。
进一步的，所述步骤S2绝氧煅烧过程中的反应条件为反应温度为1000℃，且反应时间为120min。
进一步的，所述步骤S3破碎水浸过程中烧结块粉碎粒度大小为250目，且反应温度为25℃，并且反应时间为90min。
进一步的，所述步骤S5酸溶浸渍过程中反应条件为反应温度为88℃，且反应时间为90min，并且终点PH值为1.5。
进一步的，所述步骤S7共沉除杂过程中反应温度为88℃，且反应时间为85min，并且反应终点PH值为4。
进一步的，所述步骤S8除钙除氟过程中氟化钠加入量为理论用量的12倍，且反应温度为88℃。
本发明提供了锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，具备以下有益效果：该锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，在湿法处理时没有使用萃取，最终产品中油份含量极低，规避了后续前驱体对电池生产的影响，利用活性黑粉自身的铝、铜及炭粉的还原性，并按一定比例补充炭铝粉，在隔绝氧气的情况下高温焙烧，不需要控制炉内气氛，控制简单，能耗低；流程短，工艺简单易操作；流程内物料进行循环利用，减少原辅料的消耗。
附图说明
图1为本发明锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法流程意图；
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施例，对本发明实施例中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。
锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法包括以下具体步骤：
S1、粉碎配料
首先将活性黑分再次粉碎，粒度控制在375目，粉碎之后过筛，筛上物继续返回粉碎，粉碎的目的主要是将结团的粉料、金属铜、金属铝破碎分散并为后续配料提供更好的条件，然后将筛下物混匀后取样分析其中的氧、炭、铜、铝元素，根据元素组份的含量来配料，根据组份加入活性炭粉、铝粉、氧化钙粉的混合粉，炭粉：铝粉：氧化钙粉的比例为4：1：0.5，控制混合物中铜+铝+炭：氧在1：11，总铝不高于5％，总钙不高5％，目的是为了控制元素的比值更利于还原的进行，铝高于5％不得于还原反应的进行，氧化钙粉的加入为助剂，促进反应的进行，配料完成后混合均匀；
S2、绝氧煅烧
将混合好的配料进入煅烧炉中隔绝氧气进行煅烧，其主要过程反应如下：
4LiCoO2+C＝2Li2CO3+4Co+CO2↑
2LiCoO2+2Al＝Al2O3+Co+Li2O
2LiCoO2+3Cu＝3CuO+Co+Li2O
4LiNiO2+3C＝2Li2CO3+4Ni+CO2↑
2LiNiO2+2Al＝Al2O3+Ni+Li2O
2LiNiO2+3Cu＝3CuO+Ni+Li2O
4LiMn2O4+5C＝2Li2CO3+8Mn+5CO2↑
2LiMn2O4+2Al＝Al2O3+4MnO+Li2O
绝氧煅烧过程中的反应条件为反应温度为1000℃，且反应时间为120min；
S3、破碎水浸
然后将煅烧好的物料经冷却后进行破碎，将烧结块粉碎至粒度，目的是为了便于后续水浸提锂，然后将破碎后的物料投入反应器内，根据锂含量加入纯水，控制浸出液中锂含量在28g/L，加入稀酸控制渣中锂小于0.1％，反应过程如下：
Li2O+H2O＝2LiOH
H++Li2CO3＝2Li++H2O+CO2↑
破碎水浸过程中烧结块粉碎粒度大小为250目，且反应温度为25℃，并且反应时间为90min；
S4、精滤、MVR浓缩
当水浸完成之后，经过滤后得到含锂溶液与含镍钴锰的渣，滤液静置36小时后，采用0.25微米过滤孔径过滤器进行精过滤，过滤掉固体颗粒物，目的是为了确保后续产品的纯净度，精滤后的滤液加入碳酸钠，将锂离子转化为碳酸锂，碳酸钠的加入量为理论量的45％，加入碳酸钠反应后进行MVR浓缩，当浓缩液有结晶析出后进行冷却结晶，过程主要反应如下：
Na2CO3+Li+＝Li2CO3+Na+
2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O
冷却结晶后过滤，得到碳酸锂和母液，母液可返回精滤继续使用；
S5、酸溶浸渍
水浸之后的渣采用硫酸直接溶解，过程反应如下：
Co+H2SO4＝CoSO4+H2↑
Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O
CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O
Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑
Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑
MnO+H2SO4＝MnSO4+H2O
FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O↑
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
反应完成后过滤得到渣和溶出液；
酸溶过滤后的渣，主要成份为炭和硅酸盐，浸渍是采用氢氟酸和磷酸的混合酸，氢氟酸：磷酸的比例为4:1，浸渍是为了将其中的硅酸盐及难溶性金属溶出，氢氟酸和磷酸的混合酸浓度控制在9.5％，用量与渣的比例为2.5:1，浸渍时间为75min；
酸溶浸渍过程中反应条件为反应温度为88℃，且反应时间为90min，并且终点PH值为1.5；
S6、洗涤活化
浸渍后的渣过滤后，先采用乙醇浸洗，再采用纯水洗涤，乙醇用量以完全淹盖渣为准，浸洗时间为90min，之后采用纯水洗涤，纯水用量为洗涤至PH值大于6为准，乙醇浸洗是为了将有机质溶解去除，纯水洗涤是为了将残酸洗去，洗涤后的渣为炭粉，其余杂质已去除干净，将炭粉在隔氧的条件下进行活化焙烧，焙烧温度425℃，焙烧时间170min，目的是为了活化炭粉，让炭粉具有活性，用于黑粉配料时补充炭比；
S7、共沉除杂
酸溶之后，过滤得到的滤液中主成份为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，杂质主要为硫酸铁、硫酸铜、硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁，共沉除杂的原理是用碱调节PH值时Fe2+、Cu2+、Al3+会产生共沉淀效果，以沉淀的形式从溶液中去除，反应完成后过滤，得到共沉淀渣和滤液；
共沉除杂过程中反应温度为88℃，且反应时间为85min，并且反应终点PH值为4；
S8、除钙除氟
共沉淀除杂液，加入氟化钠，将其中的钙镁离子以氟化钙和氟化镁的沉淀去除，过程反应如下：
CaSO4+2NaF＝CaF2↓+Na2SO4
MgSO4+2NaF＝MgF2↓+Na2SO4
反应条件：氟化钠加入量为理论用量的12倍，反应温度88℃，反应时间70min；
反应完成过滤得到钙镁渣和除钙镁后液；
除钙镁后的溶液的主成份为硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰，由于加入氟化钠来除钙镁，溶液中仍残留一定浓度的氟离子，氟离子对后工序有影响，除氟采用是的硫酸铝，然后用碱调整PH值，氟产生沉淀去除，一般可将溶液中氟离子降至0.05g/L，其原理如下：
F-+Al2(SO4)3＝AlF3↓
Al2(SO4)3+6H2O＝2Al(OH)3↓+H2SO4
一方面硫酸铝与氟离子反应生成氟化铝的沉淀；另一方面硫酸铝发生水解反应生成氢氧化铝和硫酸，采用碱中和产生的硫酸使反应顺利进行，产生氢氧化铝的同时会吸附溶液中游离的氟离子一并沉淀；
反应条件：反应温度60℃，终点PH值5.2，反应时间65min，反应完成后过滤，得到氟渣和滤液；
除钙除氟过程中氟化钠加入量为理论用量的12倍，且反应温度为88℃；
S9、精除氟
经S8除氟后的滤液因其氟离子含量仍有0.05g/L，仍达不到直接使用的要求，所以还需要继续精除氟，精除氟分为两步，首先采用活性炭过滤吸附，再采用除氟树脂吸附，活性炭过滤吸附将溶液中悬浮的氢氧化铝等去除，因氢氧化铝吸附游离氟离子，被一并吸附去除，溶液调节PH值在3.0后再经专用树脂交换除氟，树脂采用的是西安蓝晓科技新材料股份有限公司的除氟专用树脂，将溶液中的氟离子深度去除；
S10、配料沉淀
精除氟后的溶液通过0.3微米孔径过滤器过滤后，取样检测其中的镍、钴、锰含量。加入硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰调整其含量达到三元前驱体三元素要求；
然后将配好的溶液与液碱、氨水同时加入至反应槽内，将镍钴锰共沉淀为镍钴锰的氢氧化混合物；
反应条件：反应温度40℃，反应时间165min，终点PH值11，氨离子浓度3g/L，反应完成后再进行过滤、洗涤、烘干后得到的物料即为三元前驱体。
综上所述，该锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，使用时锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法包括以下具体步骤：
首先将活性黑分再次粉碎，粒度控制在375目，粉碎之后过筛，筛上物继续返回粉碎，粉碎的目的主要是将结团的粉料、金属铜、金属铝破碎分散并为后续配料提供更好的条件，然后将筛下物混匀后取样分析其中的氧、炭、铜、铝元素，根据元素组份的含量来配料，根据组份加入活性炭粉、铝粉、氧化钙粉的混合粉，炭粉：铝粉：氧化钙粉的比例为4：1：0.5，控制混合物中铜+铝+炭：氧在1：11，总铝不高于5％，总钙不高5％，目的是为了控制元素的比值更利于还原的进行，铝高于5％不得于还原反应的进行，氧化钙粉的加入为助剂，促进反应的进行，配料完成后混合均匀；
将混合好的配料进入煅烧炉中隔绝氧气进行煅烧然后将煅烧好的物料经冷却后进行破碎，将烧结块粉碎至粒度，目的是为了便于后续水浸提锂，然后将破碎后的物料投入反应器内，根据锂含量加入纯水，控制浸出液中锂含量在28g/L，加入稀酸控制渣中锂小于0.1％；
当水浸完成之后，经过滤后得到含锂溶液与含镍钴锰的渣，滤液静置36小时后，采用0.25微米过滤孔径过滤器进行精过滤，过滤掉固体颗粒物，目的是为了确保后续产品的纯净度，精滤后的滤液加入碳酸钠，将锂离子转化为碳酸锂，碳酸钠的加入量为理论量的45％，加入碳酸钠反应后进行MVR浓缩，当浓缩液有结晶析出后进行冷却结晶；
冷却结晶后过滤，得到碳酸锂和母液，母液可返回精滤继续使用；
反应完成后过滤得到渣和溶出液；
酸溶过滤后的渣，主要成份为炭和硅酸盐，浸渍是采用氢氟酸和磷酸的混合酸，氢氟酸：磷酸的比例为4:1，浸渍是为了将其中的硅酸盐及难溶性金属溶出，氢氟酸和磷酸的混合酸浓度控制在9.5％，用量与渣的比例为2.5:1，浸渍时间为75min；
浸渍后的渣过滤后，先采用乙醇浸洗，再采用纯水洗涤，乙醇用量以完全淹盖渣为准，浸洗时间为90min，之后采用纯水洗涤，纯水用量为洗涤至PH值大于6为准，乙醇浸洗是为了将有机质溶解去除，纯水洗涤是为了将残酸洗去，洗涤后的渣为炭粉，其余杂质已去除干净，将炭粉在隔氧的条件下进行活化焙烧，焙烧温度425℃，焙烧时间170min，目的是为了活化炭粉，让炭粉具有活性，用于黑粉配料时补充炭比；
酸溶之后，过滤得到的滤液中主成份为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，杂质主要为硫酸铁、硫酸铜、硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁，共沉除杂的原理是用碱调节PH值时Fe2+、Cu2+、Al3+会产生共沉淀效果，以沉淀的形式从溶液中去除，反应完成后过滤，得到共沉淀渣和滤液；
共沉淀除杂液，加入氟化钠，将其中的钙镁离子以氟化钙和氟化镁的沉淀去除，反应完成过滤得到钙镁渣和除钙镁后液；
除钙镁后的溶液的主成份为硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰，由于加入氟化钠来除钙镁，溶液中仍残留一定浓度的氟离子，氟离子对后工序有影响，除氟采用是的硫酸铝，然后用碱调整PH值，氟产生沉淀去除，一般可将溶液中氟离子降至0.05g/L；
一方面硫酸铝与氟离子反应生成氟化铝的沉淀；另一方面硫酸铝发生水解反应生成氢氧化铝和硫酸，采用碱中和产生的硫酸使反应顺利进行，产生氢氧化铝的同时会吸附溶液中游离的氟离子一并沉淀；反应完成后过滤，得到氟渣和滤液；
经S8除氟后的滤液因其氟离子含量仍有0.05g/L，仍达不到直接使用的要求，所以还需要继续精除氟，精除氟分为两步，首先采用活性炭过滤吸附，再采用除氟树脂吸附，活性炭过滤吸附将溶液中悬浮的氢氧化铝等去除，因氢氧化铝吸附游离氟离子，被一并吸附去除，溶液调节PH值在3.0后再经专用树脂交换除氟，树脂采用的是西安蓝晓科技新材料股份有限公司的除氟专用树脂，将溶液中的氟离子深度去除；
精除氟后的溶液通过0.3微米孔径过滤器过滤后，取样检测其中的镍、钴、锰含量。加入硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰调整其含量达到三元前驱体三元素要求；
然后将配好的溶液与液碱、氨水同时加入至反应槽内，将镍钴锰共沉淀为镍钴锰的氢氧化混合物；
反应完成后再进行过滤、洗涤、烘干后得到的物料即为三元前驱体。
Claims (6)
1.锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、粉碎配料
首先将活性黑分再次粉碎，粒度控制在375目，粉碎之后过筛，筛上物继续返回粉碎，粉碎的目的主要是将结团的粉料、金属铜、金属铝破碎分散并为后续配料提供更好的条件，然后将筛下物混匀后取样分析其中的氧、炭、铜、铝元素，根据元素组份的含量来配料，根据组份加入活性炭粉、铝粉、氧化钙粉的混合粉，炭粉：铝粉：氧化钙粉的比例为4：1：0.5，控制混合物中铜+铝+炭：氧在1：11，总铝不高于5％，总钙不高5％，目的是为了控制元素的比值更利于还原的进行，铝高于5％不得于还原反应的进行，氧化钙粉的加入为助剂，促进反应的进行，配料完成后混合均匀；
S2、绝氧煅烧
将混合好的配料进入煅烧炉中隔绝氧气进行煅烧，其主要过程反应如下：
4LiCoO2+C＝2Li2CO3+4Co+CO2↑
2LiCoO2+2Al＝Al2O3+Co+Li2O
2LiCoO2+3Cu＝3CuO+Co+Li2O
4LiNiO2+3C＝2Li2CO3+4Ni+CO2↑
2LiNiO2+2Al＝Al2O3+Ni+Li2O
2LiNiO2+3Cu＝3CuO+Ni+Li2O
4LiMn2O4+5C＝2Li2CO3+8Mn+5CO2↑
2LiMn2O4+2Al＝Al2O3+4MnO+Li2O
S3、破碎水浸
然后将煅烧好的物料经冷却后进行破碎，将烧结块粉碎至粒度，目的是为了便于后续水浸提锂，然后将破碎后的物料投入反应器内，根据锂含量加入纯水，控制浸出液中锂含量在28g/L，加入稀酸控制渣中锂小于0.1％，反应过程如下：
Li2O+H2O＝2LiOH
H++Li2CO3＝2Li++H2O+CO2↑
S4、精滤、MVR浓缩
当水浸完成之后，经过滤后得到含锂溶液与含镍钴锰的渣，滤液静置36小时后，采用0.25微米过滤孔径过滤器进行精过滤，过滤掉固体颗粒物，目的是为了确保后续产品的纯净度，精滤后的滤液加入碳酸钠，将锂离子转化为碳酸锂，碳酸钠的加入量为理论量的45％，加入碳酸钠反应后进行MVR浓缩，当浓缩液有结晶析出后进行冷却结晶，过程主要反应如下：
Na2CO3+Li+＝Li2CO3+Na+
2LiOH+CO2＝Li2CO3+H2O
冷却结晶后过滤，得到碳酸锂和母液，母液可返回精滤继续使用；
S5、酸溶浸渍
水浸之后的渣采用硫酸直接溶解，过程反应如下：
Co+H2SO4＝CoSO4+H2↑
Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O
CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O
Ni+H2SO4＝NiSO4+H2↑
Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑
MnO+H2SO4＝MnSO4+H2O
FeO+H2SO4＝FeSO4+H2O↑
Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑
反应完成后过滤得到渣和溶出液；
酸溶过滤后的渣，主要成份为炭和硅酸盐，浸渍是采用氢氟酸和磷酸的混合酸，氢氟酸：磷酸的比例为4:1，浸渍是为了将其中的硅酸盐及难溶性金属溶出，氢氟酸和磷酸的混合酸浓度控制在9.5％，用量与渣的比例为2.5:1，浸渍时间为75min；
S6、洗涤活化
浸渍后的渣过滤后，先采用乙醇浸洗，再采用纯水洗涤，乙醇用量以完全淹盖渣为准，浸洗时间为90min，之后采用纯水洗涤，纯水用量为洗涤至PH值大于6为准，乙醇浸洗是为了将有机质溶解去除，纯水洗涤是为了将残酸洗去，洗涤后的渣为炭粉，其余杂质已去除干净，将炭粉在隔氧的条件下进行活化焙烧，焙烧温度425℃，焙烧时间170min，目的是为了活化炭粉，让炭粉具有活性，用于黑粉配料时补充炭比；
S7、共沉除杂
酸溶之后，过滤得到的滤液中主成份为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰，杂质主要为硫酸铁、硫酸铜、硫酸铝、硫酸钙、硫酸镁，共沉除杂的原理是用碱调节PH值时Fe2+、Cu2+、Al3+会产生共沉淀效果，以沉淀的形式从溶液中去除，反应完成后过滤，得到共沉淀渣和滤液；
S8、除钙除氟
共沉淀除杂液，加入氟化钠，将其中的钙镁离子以氟化钙和氟化镁的沉淀去除，过程反应如下：
CaSO4+2NaF＝CaF2↓+Na2SO4
MgSO4+2NaF＝MgF2↓+Na2SO4
反应条件：氟化钠加入量为理论用量的12倍，反应温度88℃，反应时间70min；
反应完成过滤得到钙镁渣和除钙镁后液；
除钙镁后的溶液的主成份为硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰，由于加入氟化钠来除钙镁，溶液中仍残留一定浓度的氟离子，氟离子对后工序有影响，除氟采用是的硫酸铝，然后用碱调整PH值，氟产生沉淀去除，一般可将溶液中氟离子降至0.05g/L，其原理如下：
F-+Al2(SO4)3＝AlF3↓
Al2(SO4)3+6H2O＝2Al(OH)3↓+H2SO4
一方面硫酸铝与氟离子反应生成氟化铝的沉淀；另一方面硫酸铝发生水解反应生成氢氧化铝和硫酸，采用碱中和产生的硫酸使反应顺利进行，产生氢氧化铝的同时会吸附溶液中游离的氟离子一并沉淀；
反应条件：反应温度60℃，终点PH值5.2，反应时间65min，反应完成后过滤，得到氟渣和滤液；
S9、精除氟
经S8除氟后的滤液因其氟离子含量仍有0.05g/L，仍达不到直接使用的要求，所以还需要继续精除氟，精除氟分为两步，首先采用活性炭过滤吸附，再采用除氟树脂吸附，活性炭过滤吸附将溶液中悬浮的氢氧化铝去除，因氢氧化铝吸附游离氟离子，被一并吸附去除，溶液调节PH值在3.0后再经专用树脂交换除氟，树脂采用的是西安蓝晓科技新材料股份有限公司的除氟专用树脂，将溶液中的氟离子深度去除；
S10、配料沉淀
精除氟后的溶液通过0.3微米孔径过滤器过滤后，取样检测其中的镍、钴、锰含量，加入硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰调整其含量达到三元前驱体三元素要求；
然后将配好的溶液与液碱、氨水同时加入至反应槽内，将镍钴锰共沉淀为镍钴锰的氢氧化混合物；
反应条件：反应温度40℃，反应时间165min，终点PH值11，氨离子浓度3g/L，反应完成后再进行过滤、洗涤、烘干后得到的物料即为三元前驱体。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，其特征在于：所述步骤S2绝氧煅烧过程中的反应条件为反应温度为1000℃，且反应时间为120min。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，其特征在于：所述步骤S3破碎水浸过程中烧结块粉碎粒度大小为250目，且反应温度为25℃，并且反应时间为90min。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，其特征在于：所述步骤S5酸溶浸渍过程中反应条件为反应温度为88℃，且反应时间为90min，并且终点PH值为1.5。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，其特征在于：所述步骤S7共沉除杂过程中反应温度为88℃，且反应时间为85min，并且反应终点PH值为4；
6.根据权利要求1所述的锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法，其特征在于：所述步骤S8除钙除氟过程中氟化钠加入量为理论用量的12倍，且反应温度为88℃。
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