一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺的制作方法

本发明涉及元素回收利用技术领域，具体为一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺。

背景技术：

随着现在锂电池应用的越来越广泛，废旧锂电池也越来越多。锂电池中含有大量的锂、镍、钴、锰等金属资源，如果不能很好地进行回收和利用，不仅会造成资源的浪费，而且还会对环境造成极大破坏，如今常用的回收方法是使用湿法冶金工艺，使用酸浸法浸出锂与镍钴锰金属元素。中国专利公开号cn106505272a通过酸浸还原之后先通过氟化物将锂元素沉淀回收，接着使用萃取剂将镍钴锰萃取回收镍钴锰。该方法得到的锂元素因纯度不达标而不能直接利用，且氟化物有毒，产生的固废无法处理。中国专利公开号cn107666022a先通过焦炭还原得到碳酸锂溶液的方法回收锂元素，然后再进行酸浸回收镍钴锰的方法进行分离锂与镍钴锰，但是其焦炭固废问题仍然没有解决，由于焦炭会吸附一部分碳酸锂溶液，因此其金属元素回收率不高，且得到的碳酸锂溶液浓度太低，为此，提出一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺，包括以下步骤：

s1、废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂；

s2、电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液；

s3、将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂；

s4、将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，得到的镍钴锰溶液用于制备三元前驱体材料。

作为本技术方案的进一步优选的：在s2中，加入硫酸质量浓度为0.3％-13％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量3g/l-35g/l，镍离子含量5g/l-85g/l，钴离子含量5g/l-85g/l，锰离子含量5g/l-85g/l。

作为本技术方案的进一步优选的：催化剂的添加量为料液体积的0.2％-12％，进一步优选为2.5％。

作为本技术方案的进一步优选的：在s3中，除铜采用钴粉，避免杂质离子引入。

作为本技术方案的进一步优选的：钴粉加入量为2g/l加入除杂后液，并且在80-90度的温度下进行置换反应1-1.3h，静置48-50h，过滤除去铜渣和钴残渣，并回收催化剂。

作为本技术方案的进一步优选的：所述酸化浸出液在进行色谱分离时进料流速0.5bv/h-15bv/h，洗脱流速1bv/h-15bv/h，所述的洗脱剂包括纯化水、氯化钠溶液、甲醇、二氯甲烷、硫酸液中的至少一种，优选为纯水洗脱。

作为本技术方案的进一步优选的：在s4中，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，得到的分离的硫酸锂中酸含量较少，占总酸17％-24％，硫酸镍钴锰中硫酸含量较多，占总酸的76％-83％。

作为本技术方案的进一步优选的：使用的色谱分离技术包括固定柱色谱技术、模拟移动时色谱分离技术以及同等工艺替换和改变的技术

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对锂电池正极进行分离回收，回收率大于95％以上，分离过程的催化剂可以回收重复利用，无固废产生，对环境无污染，整个工艺过程不引入杂质元素，钴和锂分离彻底，锂离子溶液中镍钴锰离子含量很低，同时不会大幅度降低浓度，满足直接回用的要求；得到的镍钴锰溶液中锂含量很低，达到应用标准，减少了后续浓缩的成本。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。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

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺，包括以下步骤：

s1、废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂；

s2、电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液；

s3、将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂；

s4、将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，得到的镍钴锰溶液用于制备三元前驱体材料。

本实施例中，具体的：在s2中，加入硫酸质量浓度为0.3％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量18g/l，镍离子含量42g/l，钴离子含量44g/l，锰离子含量39g/l。

本实施例中，具体的：催化剂的添加量为料液体积的0.5％，进一步优选为2.5％。

本实施例中，具体的：在s3中，除铜采用钴粉，避免杂质离子引入。

本实施例中，具体的：钴粉加入量为2g/l加入除杂后液，并且在80度的温度下进行置换反应1h，静置48h，过滤除去铜渣和钴残渣，并回收催化剂。

本实施例中，具体的：所述酸化浸出液在进行色谱分离时进料流速0.5bv/h，洗脱流速1bv/h，所述的洗脱剂包括纯化水、氯化钠溶液、甲醇、二氯甲烷、硫酸液中的至少一种，优选为纯水洗脱。

本实施例中，具体的：在s4中，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，得到的分离的硫酸锂中酸含量较少，占总酸17％，硫酸镍钴锰中硫酸含量较多，占总酸的83％。

本实施例中，具体的：使用的色谱分离技术包括固定柱色谱技术、模拟移动时色谱分离技术以及同等工艺替换和改变的技术。

工作原理或者结构原理，使用时，废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂，电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液，加入硫酸质量浓度为0.3％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量18g/l，镍离子含量42g/l，钴离子含量44g/l，锰离子含量39g/l，将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂，催化剂的添加量为料液体积的0.5％，进一步优选为2.5％，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，色谱分离得到的富锂溶液中锂离子含量8.4g/l，镍钴锰混合含量0.72g/l；得到的富镍钴锰溶液中锂离子含量0.79g/l，镍离子含量23g/l，钴离子含量21.2g/l，锰离子含量20.4g/l，金属回收率≥97％。

实施例2

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺，包括以下步骤：

s1、废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂；

s2、电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液；

s3、将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂；

s4、将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，得到的镍钴锰溶液用于制备三元前驱体材料。

本实施例中，具体的：在s2中，加入硫酸质量浓度为13％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量18.2g/l，镍离子含量44g/l，钴离子含量43g/l，锰离子含量42g/l。

本实施例中，具体的：催化剂的添加量为料液体积的10％，进一步优选为2.5％。

本实施例中，具体的：在s3中，除铜采用钴粉，避免杂质离子引入。

本实施例中，具体的：钴粉加入量为2g/l加入除杂后液，并且在90度的温度下进行置换反应1.3h，静置50h，过滤除去铜渣和钴残渣，并回收催化剂。

本实施例中，具体的：所述酸化浸出液在进行色谱分离时进料流速15bv/h，洗脱流速15bv/h，所述的洗脱剂包括纯化水、氯化钠溶液、甲醇、二氯甲烷、硫酸液中的至少一种，优选为纯水洗脱。

本实施例中，具体的：在s4中，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，得到的分离的硫酸锂中酸含量较少，占总酸24％，硫酸镍钴锰中硫酸含量较多，占总酸的76％。

本实施例中，具体的：使用的色谱分离技术包括固定柱色谱技术、模拟移动时色谱分离技术以及同等工艺替换和改变的技术。

工作原理或者结构原理，使用时，废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂，电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液，加入硫酸质量浓度为13％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量18.2g/l，镍离子含量44g/l，钴离子含量43g/l，锰离子含量42g/l，将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂，催化剂的添加量为料液体积的10％，进一步优选为2.5％，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，得到的富镍钴锰溶液中锂离子含量0.81g/l，镍离子含量18g/l，钴离子含量16.2g/l，锰离子含量15.8g/l，金属回收率≥95％。

实施例3

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种锂电池正极浸出液中分离回收锂与镍钴锰的工艺，包括以下步骤：

s1、废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂；

s2、电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液；

s3、将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂；

s4、将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，得到的镍钴锰溶液用于制备三元前驱体材料。

本实施例中，具体的：在s2中，加入硫酸质量浓度为13％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量18.7g/l，镍离子含量45g/l，钴离子含量46g/l，锰离子含量41g/l。

本实施例中，具体的：催化剂的添加量为料液体积的5％，进一步优选为2.5％。

本实施例中，具体的：在s3中，除铜采用钴粉，避免杂质离子引入。

本实施例中，具体的：钴粉加入量为2g/l加入除杂后液，并且在80度的温度下进行置换反应1.3h，静置50h，过滤除去铜渣和钴残渣，并回收催化剂。

本实施例中，具体的：所述酸化浸出液在进行色谱分离时进料流速15bv/h，洗脱流速15bv/h，所述的洗脱剂包括纯化水、氯化钠溶液、甲醇、二氯甲烷、硫酸液中的至少一种，优选为纯水洗脱。

本实施例中，具体的：在s4中，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，得到的分离的硫酸锂中酸含量较少，占总酸20％，硫酸镍钴锰中硫酸含量较多，占总酸的80％。

本实施例中，具体的：使用的色谱分离技术包括固定柱色谱技术、模拟移动时色谱分离技术以及同等工艺替换和改变的技术。

工作原理或者结构原理，使用时，废旧钴酸锂电池拆解、放电、破碎，将破碎后获取的锂电池正极片进行高温处理，去除锂电池正极片中的粘结剂，电池正极材料加入硫酸和双氧水浸出，反应过滤后得到酸化浸出液，加入硫酸质量浓度为13％，进一步优选为1.5％，得到的浸出液中锂离子含量18.7g/l，镍离子含量45g/l，钴离子含量46g/l，锰离子含量41g/l，将酸化浸出液进行搅拌，并进行加热和反应，固液分离后得含镍钴锰和锂的除杂液，并加入有机化合物络合催化剂，催化剂的添加量为料液体积的5％，进一步优选为2.5％，将催化剂催化后得到的催化浸出液进行色谱分离，直接将锂离子与镍钴锰离子分离开来，得到的富镍钴锰溶液中锂离子含量0.73g/l，镍离子含量29g/l，钴离子含量24g/l，锰离子含量26g/l，金属回收率≥98％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。