一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法与流程

1.本发明涉及废旧电池回收领域，具体涉及一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法。


背景技术：

2.近年来，得益于社会大众的环保意识逐步加强，新能源行业得到飞速发展，新能源车销量将突飞猛进，锂离子电池的保有量也将会随之呈几何级数增长，与此同时，废旧锂离子动力电池的污染问题和合理资源化回收利用的问题成为当期那乃至今后国内外普遍关注和亟待解决的难题，此外，随着新能源行业的发展，动力电池生产过程中产生的废三元材料也将增多，该废料杂质含量低，极具回收价值。
3.废旧动力电池回收通常包括预处理、浸出、分离或再生几个步骤，其中分离是废动力电池回收中的关键环节，也是目前废旧动力电池回收研究中的重点和难点。
4.废电池及三元材料经过预处理、浸出后，co、ni、mn及fe、zn、al、mg等金属元素转移至液相中，形成三元液。目前对于三元液的提纯一般采取水解沉淀法和溶剂萃取法，沉淀法除杂具有反应易控制、反应速度快、除杂效率高、沉淀渣易过滤、工艺简单、设备投资少等优点，具有很好的经济效益和环境效益。但沉淀法存在重金属共沉淀和吸附的问题，导致渣量大、重金属回收率低、渣资源化处理困难、车间作业环境差等问题。
5.国内外也有许多研究者通过溶剂萃取法提纯三元液，但由于co、ni、mn与 fe、zn、mg等杂质在萃取过程中萃取程度存在较大差距，一般需要使用多种萃取剂进行多步萃取才能完成，如果多步萃取在同一个产线上进行的话，就会产生多种萃取剂部分混合的情况，因为萃取剂间可以互溶，因此会严重影响萃取分离的效果，且互溶的萃取剂难以进行分离，因此会导致使用过的萃取剂无法循环回收利用，使生产成本增加，所以在现有技术中，每步萃取需要在不同的产线上完成，这就导致整个萃取流程长，除杂效率低。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，具体包括以下内容：
7.一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，包括以下步骤：
8.(1)将萃取剂与稀释剂按1:15-1:2的比例混合，得有机相；
9.(2)将所述有机相与皂化剂按20:1-50:1比例混合，得皂化有机相；
10.(3)将皂化有机相与镍钴锰三元液混合萃取，调节皂化有机相与三元液比例1:1-4:1，使ni以外的金属元素全部转移至皂化有机相中，萃取后得富含ni 的萃余液与第一负载有机相；
11.(4)将第一负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为4-4.5，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；
12.(5)将第二负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5-3.0，得富co、mn的第二洗液与第三负载有机相；
13.(6)将第三负载有机相用酸性溶液反萃，得含有fe、zn、等杂质的反萃液和空白有机相。
14.具体地，还包括步骤(7)：将空白有机相用纯水洗涤，得再生有机相，再生有机相可作为步骤(1)所述有机相，循环使用。
15.具体地，所述镍钴锰三元液的成分包括：ni 40-90g/l、co 10-40g/l、mn 15-40g/l、mg 0-2g/l、fe、zn 0-10g/l。
16.具体地，所述萃取剂为2-乙基己基磷酸单2-乙基己基脂，所述稀释剂为煤油、正己烷、环己烷、辛醇或仲辛醇中至少一种。
17.具体地，所述皂化剂为液碱或氨水。
18.具体地，所述步骤(4)至(6)中的酸性溶液为硫酸溶液或盐酸溶液。
19.具体地，所述步骤(4)中的酸性溶液为1-3n的硫酸溶液或1-3n的盐酸溶液。
20.具体地，所述步骤(6)中的酸性溶液为4-6n的硫酸溶液或4-6n盐酸溶液。
21.本发明的有益效果：本发明提供了一种萃取提纯三元液的方法，该方法的整个萃取流程中只使用了一种有机萃取溶剂，整个萃取提纯工序可以在一个产线上完成，且萃取剂可以循环多次利用，整个生产过程的工艺流程短、除杂效果好、金属回收率高，成本低，且无渣产生，不会造成渣资源化处理困难及环境污染问题。
具体实施方式
22.下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
23.实施例1
24.一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，包括以下步骤：
25.(1)将萃取剂与稀释剂按1:15-1:2的比例混合，得有机相；
26.(2)将所述有机相与皂化剂按20:1-50:1比例混合，得皂化有机相；
27.(3)将皂化有机相与镍钴锰三元液混合萃取，调节皂化有机相与三元液比例1:1-4:1，使ni以外的金属元素全部转移至皂化有机相中，萃取后得富含ni 的萃余液与第一负载有机相；
28.(4)将第一负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为4-4.5，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；
29.(5)将第二负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5-3.0，得富co、mn的第二洗液与第三负载有机相；
30.(6)将第三负载有机相用酸性溶液反萃，得含有fe、zn、等杂质的反萃液和空白有机相。
31.实施例2
32.一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，包括以下步骤：
33.(1)将萃取剂与稀释剂按1:15的比例混合，得有机相；
34.(2)将所述有机相与皂化剂按20:1比例混合，得皂化有机相；
35.(3)将皂化有机相与镍钴锰三元液混合萃取，调节皂化有机相与三元液比例1:1，
使ni以外的金属元素全部转移至皂化有机相中，萃取后得富含ni的萃余液与第一负载有机相；
36.(4)将第一负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为4-4.5，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；
37.(5)将第二负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5-3.0，得富co、mn的第二洗液与第三负载有机相；
38.(6)将第三负载有机相用酸性溶液反萃，得含有fe、zn、等杂质的反萃液和空白有机相。
39.(7)将空白有机相用纯水洗涤，得再生有机相，再生有机相可作为步骤(1) 所述有机相，循环使用。
40.具体地，所述镍钴锰三元液包括以下成分：ni 40g/l、co 10g/l、mn 15g/l、以及少量的fe，萃取剂为2-乙基己基磷酸单2-乙基己基脂，稀释剂为煤油，皂化剂为液碱，步骤(4)至(6)中的酸性溶液为硫酸溶液，步骤(4)中的酸性溶液为1n的硫酸溶液，步骤(6)中的酸性溶液为4n的硫酸溶液。
41.实施例3
42.一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，包括以下步骤：
43.(1)将萃取剂与稀释剂按1:8的比例混合，得有机相；
44.(2)将所述有机相与皂化剂按35:1比例混合，得皂化有机相；
45.(3)将皂化有机相与镍钴锰三元液混合萃取，调节皂化有机相与三元液比例2:1，使ni以外的金属元素全部转移至皂化有机相中，萃取后得富含ni的萃余液与第一负载有机相；
46.(4)将第一负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为4-4.5，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；
47.(5)将第二负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5-3.0，得富co、mn的第二洗液与第三负载有机相；
48.(6)将第三负载有机相用酸性溶液反萃，得含有fe、zn、等杂质的反萃液和空白有机相。
49.(7)将空白有机相用纯水洗涤，得再生有机相，再生有机相可作为步骤(1) 所述有机相，循环使用。
50.具体地，所述镍钴锰三元液中包括：ni 70g/l、co 25g/l、mn 25g/l、 mg 1g/l、fe、zn 5g/l。萃取剂为2-乙基己基磷酸单2-乙基己基脂，稀释剂为辛醇和仲辛醇，皂化剂为氨水，步骤(4)至(6)中的酸性溶液为盐酸溶液，步骤(4)中的酸性溶液为3n的盐酸溶液，步骤(6)中的酸性溶液为6n盐酸溶液。
51.实施例4
52.一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，包括以下步骤：
53.(1)将萃取剂与稀释剂按1:2的比例混合，得有机相；
54.(2)将所述有机相与皂化剂按50:1比例混合，得皂化有机相；
55.(3)将皂化有机相与镍钴锰三元液混合萃取，调节皂化有机相与三元液比例4:1，使ni以外的金属元素全部转移至皂化有机相中，萃取后得富含ni的萃余液与第一负载有机
相；
56.(4)将第一负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为4-4.5，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；
57.(5)将第二负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5-3.0，得富co、mn的第二洗液与第三负载有机相；
58.(6)将第三负载有机相用酸性溶液反萃，得含有fe、zn、等杂质的反萃液和空白有机相。
59.(7)将空白有机相用纯水洗涤，得再生有机相，再生有机相可作为步骤(1) 所述有机相，循环使用。
60.具体地，所述镍钴锰三元液中包括：ni 90g/l、co 40g/l、mn 40g/l、 mg 2g/l、fe、zn 10g/l。萃取剂为2-乙基己基磷酸单2-乙基己基脂，稀释剂为正己烷，皂化剂为氨水，步骤(4)至(6)中的酸性溶液为盐酸溶液，步骤(4) 中的酸性溶液为3n的硫酸溶液，步骤(6)中的酸性溶液为4n盐酸溶液。
61.实施例5
62.一种萃取提纯镍钴锰三元液的方法，包括以下步骤：
63.(1)将萃取剂与稀释剂按1:10的比例混合，得有机相；
64.(2)将所述有机相与皂化剂按20:1比例混合，得皂化有机相；
65.(3)将皂化有机相与镍钴锰三元液混合萃取，调节皂化有机相与三元液比例1:1，使ni以外的金属元素全部转移至皂化有机相中，萃取后得富含ni的萃余液与第一负载有机相；
66.(4)将第一负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为4-4.5，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；
67.(5)将第二负载有机相用酸性溶液混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5-3.0，得富co、mn的第二洗液与第三负载有机相；
68.(6)将第三负载有机相用酸性溶液反萃，得含有fe、zn、等杂质的反萃液和空白有机相。
69.(7)将空白有机相用纯水洗涤，得再生有机相，再生有机相可作为步骤(1) 所述有机相，循环使用。
70.具体地，所述镍钴锰三元液中金属的浓度为：ni 90g/l、co 10g/l、mn 30 g/l、mg 2g/l、fe、zn 10g/l，萃取剂为2-乙基己基磷酸单2-乙基己基脂，所述稀释剂为环己烷，皂化剂为液碱，步骤(4)至(6)中的酸性溶液为盐酸溶液，步骤(4)中的酸性溶液为2n的硫酸溶液，步骤(6)中的酸性溶液为3n 的硫酸溶液。
71.实施例6
72.三元液成分为ni 65g/l、co 23g/l、mn 31g/l、mg 0.5g/l、fe 8g/l、zn 2g/l。
73.将p507与煤油按1:3比例混合，得有机相。将有机相与液碱按23:1混合皂化，得皂化有机相。将皂化有机相与三元液按3:1比例混合萃取，后得ni富含 ni的萃余液与第一负载有机相；将第一负载有机相用洗酸混合洗涤，控制洗涤终点ph为4.2，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；将第二负载有机相用洗酸混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.5，得富含co、mn的第二洗液与第三负载有机相；将第三负载有机相用酸液反萃，得含有fe、zn、al等杂
质的反萃液和空白有机相。
74.所得富ni的第一洗液与富co、mn的第二洗液成分如下表：
[0075][0076]
实施例7
[0077]
三元液成分为ni 51g/l、co 17g/l、mn 23g/l、mg 2g/l、fe 3g/l、zn 3g/l。
[0078]
将p507与煤油按1:5比例混合，得有机相。将有机相与液碱按43:1混合皂化，得皂化有机相。将皂化有机相与三元液按6:1比例混合萃取，后得ni富含 ni的萃余液与第一负载有机相；将第一负载有机相用洗酸混合洗涤，控制洗涤终点ph为4.6，得富含mg的第一洗液与第二负载有机相；将第二负载有机相用洗酸混合洗涤，控制洗涤终点ph为2.8，得富含co、mn的第二洗液与第三负载有机相；将第三负载有机相用酸液反萃，得含有fe、zn、al等杂质的反萃液和空白有机相。
[0079]
所得富ni的第一洗液与富co、mn的第二洗液成分如下表：
[0080][0081]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。