CN213596351U - 三元正极材料的三步连续浸出装置 - Google Patents

三元正极材料的三步连续浸出装置 Download PDF

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杨秀建
赵跃东
周东海
陈学田
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Abstract

本实用新型公开了一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其包括：第一浸出反应装置，其连通混合酸溶液配制装置，利用混合酸溶液对三元正极材料进行初步酸化浸出，并将酸浸渣排至所述第二浸出反应装置；第二浸出反应装置，其连通漂洗水储存装置和浓硫酸溶液储存装置，用于对所述酸浸渣进行浆化并进一步利用浓硫酸溶液对所述酸浸渣进行二次酸化浸出，并将残渣排至所述第三浸出反应装置；第三浸出反应装置，其连通亚硫酸钠溶液储存装置，利用亚硫酸钠溶液对所述残渣进行三次酸化浸出。本实用新型采用三步连续浸出装置来回收三元正极材料中的有价元素，浸出效率高且不会大量逸出有害气体，具有良好的经济效益和环保效益。

Description

三元正极材料的三步连续浸出装置
技术领域
本实用新型涉及废旧三元正极材料回收技术领域，特别是涉及一种三元正极材料的三步连续浸出装置。
背景技术
新能源技术的飞速发展，带动各种新型电池材料的出现和运用。近年来，特别是动力电池的研发和运用，推动了电动汽车行业的快速发展，电动汽车在各个行业的广泛运用又引领着动力电池材料的深入研究和探索，从而使各种三元锂电池的应用也越来越广泛。随着锂电池的广泛应用，又使大量达到使用寿命的废旧锂电池进入失效、回收阶段，越来越多的报废三元动力电池以及三元正极材料生产过程中产生的报废中间品的回收处理成为了行业的研究难点，特别是目前广泛运用于动力锂电池的三元正极材料的回收处理成了主攻方向之一，探索和研发高效、环保、低成本的回收处理工艺成为了本行业的当务之急。目前，从各个渠道回收的三元正极材料，前期处理工序通常有两个可选路经：一是通过碱溶工序除铝，一个是通过机械破碎筛分去除单质铝，都能达到90-98％的除铝效果，接下来的关键工序就是对三元正极材料的酸化浸出处理，既要浸出时间短，浸出效率高，又得避免对环境造成二次污染，改善工作环境，适应国家高质量发展要求。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种三元正极材料的三步连续浸出装置，浸出效率高，同时避免了大量有害气体的逸出，具备良好的经济效益和环保效益。
为达到上述目的，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，包括：第一浸出反应装置、第二浸出反应装置和第三浸出反应装置；
所述第一浸出反应装置，其入口连通混合酸溶液配制装置，利用混合酸溶液对三元正极材料进行初步酸化浸出，并将酸浸渣排至所述第二浸出反应装置；
所述第二浸出反应装置，其入口连通漂洗水储存装置和浓硫酸溶液储存装置，用于对所述酸浸渣进行浆化并进一步利用浓硫酸溶液对所述酸浸渣进行二次酸化浸出，并将残渣排至所述第三浸出反应装置；
所述第三浸出反应装置，其入口连通亚硫酸钠溶液储存装置，利用亚硫酸钠溶液对所述残渣进行三次酸化浸出。
进一步的，所述第一浸出反应装置，其包括第一浸出反应釜和第一过滤装置，所述第一浸出反应釜设置第一加热装置和第一搅拌装置，所述第一浸出反应釜的入口连通所述混合酸溶液配制装置，所述第一过滤装置的残渣出口连通所述第二浸出反应装置。
进一步的，所述第一浸出反应釜设置废气出口，所述废气出口连通液碱喷淋塔。
进一步的，所述第一过滤装置的滤液出口连通净化装置。
进一步的，所述第二浸出反应装置，其包括第二浸出反应釜和第二过滤装置，所述第二过滤装置的残渣出口连通所述第三浸出反应装置，所述第二浸出反应釜的入口连通所述漂洗水储存装置和浓硫酸溶液储存装置，所述第二浸出反应釜与所述浓硫酸溶液储存装置之间设置流量控制装置。
进一步的，所述第三浸出反应装置，其包括第三浸出反应釜和第三过滤装置，所述第二过滤装置的残渣出口连通所述第三浸出反应釜，所述第三浸出反应釜的入口连通所述亚硫酸钠溶液储存装置，所述第三浸出反应釜设置第二加热装置；所述第二过滤装置、第三过滤装置的滤液出口连通浸出液储罐、漂洗水储罐。
本实用新型的有益效果是：采用三步连续浸出装置来酸化浸出三元正极材料，浸出效率高，避免了大量有害气体逸出，减小了尾气处理成本，浸出完全能够彻底回收三元正极材料中的有价金属元素，节约了生产成本，改善了工作和生产环境，具有良好的经济效益和环保效益。
附图说明
图1是本实用新型一较佳实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施方式进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本实用新型实施方式是一种对废旧三元正极材料进行酸化浸出处理的三步连续浸出装置，其具有：第一浸出反应装置A、第二浸出反应装置B和第三浸出反应装置C，通过对废旧三元正极材料进行三步连续酸化浸出，彻底回收三元正极材料中的有价元素。
第一浸出反应装置A，其具有：第一浸出反应釜1和第一过滤器4，第一浸出反应釜1内设置第一搅拌装置13和第一加热装置(图中未示出)；第一浸出反应釜1的入口连通混合酸溶液储罐9，第一浸出反应釜1设置废气出口，废气出口连通液碱喷淋塔7。废旧三元正极材料在第一浸出反应釜1内进行初步酸化浸出，其具体步骤为：先在混合酸溶液储罐9内配制好盐酸+硫酸的混合溶液，并将混合酸溶液通入第一浸出反应釜1内，第一搅拌装置13开启搅拌，在搅拌的条件下，缓慢加入三元正极材料，边加边反应，并通过第一加热装置将反应温度控制在60～85℃之间，让三元正极材料中的有价元素浸出，随后通过第一过滤器4过滤出酸浸渣，酸浸渣再被通入第二浸出反应装置B进一步浸出处理，滤液则被通入净化装置18进行进一步除杂，在浸出过程中产生的有害废气则被通至液碱喷淋塔7进行尾气处理后排放。
第二浸出反应装置B，其具有：第二浸出反应釜2和第二过滤器5，第二浸出反应釜2内设置第二搅拌装置14，第二浸出反应釜2的入口分别连通漂洗水储存装置10和浓硫酸溶液储罐11；酸浸渣进入第二浸出反应釜2后，首先通过漂洗水储存装置10向第二浸出反应釜2内通入适量漂洗水对酸浸渣进行浆化，随后开启第二搅拌装置14进行搅拌，在搅拌的条件下，通过浓硫酸溶液储罐11向第二浸出反应釜2内通入浓硫酸溶液，并利用第一流量控制装置16对浓硫酸溶液的加入速度进行控制，待酸浸渣充分反应泡沫基本消去后，对残渣进行取样检测，待残渣中的有价元素含量低于1-3％时，即可停止加入浓硫酸溶液，并通过漂洗水储存装置10再加入适量水，浸出液通入第二过滤器5过滤出残渣，残渣再被通入第三浸出反应装置C进一步处理，滤液则被通入浸出液储罐8待用。
第三浸出反应装置C，其包括：第三浸出反应釜3和第三过滤器6，第三浸出反应釜3内设置第三搅拌装置15和第二加热装置(图中未示出)，第三浸出反应釜3的入口连通亚硫酸钠溶液储罐12；由第二浸出反应装置B过滤出的残渣通入第三浸出反应釜3后，开启第三搅拌装置15对第三浸出反应釜3进行搅拌，在搅拌的条件下由亚硫酸钠溶液储罐12向第三浸出反应釜3缓慢加入亚硫酸钠溶液，并利用第二流量控制装置17对亚硫酸钠溶液的加入速度进行控制，通过第二加热装置加反应温度控制在40～85℃之间，低温浸出残渣中剩余的有价金属元素，取样检测残渣中的有价元素含量，待其中的Ni、Co、Mn元素含量都≤0.1-0.5％后，停止加料并通过第三过滤器6过滤掉残渣报废，过滤出的滤液则被通入浸出液储罐8待用。
通过上述三步连续浸出，可以实现废旧三元正极材料中有价金属元素的完全彻底回收，且在此过程中，不会产生大量的有害气体，本实用新型的三步连续浸出装置，兼具良好的经济效益和环保效益。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，包括：第一浸出反应装置、第二浸出反应装置和第三浸出反应装置；
所述第一浸出反应装置，其入口连通混合酸溶液配制装置，利用混合酸溶液对三元正极材料进行初步酸化浸出，并将酸浸渣排至所述第二浸出反应装置；
所述第二浸出反应装置，其入口连通漂洗水储存装置和浓硫酸溶液储存装置，用于对所述酸浸渣进行浆化并进一步利用浓硫酸溶液对所述酸浸渣进行二次酸化浸出，并将残渣排至所述第三浸出反应装置；
所述第三浸出反应装置，其入口连通亚硫酸钠溶液储存装置，利用亚硫酸钠溶液对所述残渣进行三次酸化浸出。
2.根据权利要求1所述的一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，所述第一浸出反应装置，其包括第一浸出反应釜和第一过滤装置，所述第一浸出反应釜设置第一加热装置和第一搅拌装置，所述第一浸出反应釜的入口连通所述混合酸溶液配制装置，所述第一过滤装置的残渣出口连通所述第二浸出反应装置。
3.根据权利要求2所述的一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，所述第一浸出反应釜设置废气出口，所述废气出口连通液碱喷淋塔。
4.根据权利要求2所述的一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，所述第一过滤装置的滤液出口连通净化装置。
5.根据权利要求2所述的一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，所述第二浸出反应装置，其包括第二浸出反应釜和第二过滤装置，所述第二过滤装置的残渣出口连通所述第三浸出反应装置，所述第二浸出反应釜的入口连通所述漂洗水储存装置和浓硫酸溶液储存装置，所述第二浸出反应釜与所述浓硫酸溶液储存装置之间设置流量控制装置。
6.根据权利要求5所述的一种三元正极材料的三步连续浸出装置，其特征在于，所述第三浸出反应装置，其包括第三浸出反应釜和第三过滤装置，所述第二过滤装置的残渣出口连通所述第三浸出反应釜，所述第三浸出反应釜的入口连通所述亚硫酸钠溶液储存装置，所述第三浸出反应釜设置第二加热装置；所述第二过滤装置、第三过滤装置的滤液出口连通浸出液储罐、漂洗水储罐。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113862474A (zh) * 2021-08-18 2021-12-31 池州西恩新材料科技有限公司 一种采用曝气控制反应温度的连续酸浸系统及方法

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