本申请涉及电池材料回收,具体涉及一种三元电池材料的回收方法。
背景技术:
1、废旧三元锂电池以及生产过程中产生的不良正极片中均含有大量镍、钴、锰、锂等金属。传统的处理工艺以湿法分离为主,通过浸出、除杂、萃取分离,根据金属的萃取顺序和分离系数不同,逐个分离金属元素。具体地,在萃取分离工艺中,需要采用液碱、氨水等对萃取剂进行皂化处理,并采用硫酸或盐酸反萃实现金属分离,因而,在萃取分离的过程中需要消耗大量的酸和碱,工艺成本较高,并产生大量高盐度的废水。
技术实现思路
1、基于此,有必要提供一种工艺成本较低、产生废水较少的三元电池材料的回收方法。
2、本申请的一个方面,提供了一种三元电池材料的回收方法,包括以下步骤:
3、将有机萃取剂及皂化剂混合,制备转皂有机萃取剂,所述皂化剂包括液碱及硫酸镍溶液;所述转皂有机萃取剂包括转皂有机萃取剂p204及转皂有机萃取剂p507;
4、将三元电池材料的浸出液与所述转皂有机萃取剂p204混合,制备萃余液及电池级硫酸锰;及
5、将所述萃余液与所述转皂有机萃取剂p507混合,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴。
6、在其中一些实施方式中,将有机萃取剂及皂化剂混合的步骤中,皂化级数为3~5级。
7、在其中一些实施方式中,所述将有机萃取剂及皂化剂混合的步骤包括:
8、将所述液碱及所述有机萃取剂混合皂化,制备第一皂化液;可选地,将液碱及有机萃取剂混合皂化的步骤中,皂化级数为1~2级;
9、将所述硫酸镍溶液及所述第一皂化液混合皂化,制备所述转皂有机萃取剂;可选地,将硫酸镍溶液及第一皂化液混合皂化的步骤中,皂化级数为2~4级;
10、其中,所述液碱的质量浓度为30%~32%,所述硫酸镍溶液的浓度为2mol/l。
11、在其中一些实施方式中,将有机萃取剂及皂化剂混合的步骤中,所述液碱及所述有机萃取剂的体积比为1:(10~12);所述硫酸镍溶液及所述有机萃取剂的体积比为1:(5~6)。
12、在其中一些实施方式中,制备萃余液及电池级硫酸锰的步骤包括:
13、将所述三元电池材料的浸出液与所述转皂有机萃取剂p204混合,调节ph为3.0~3.5,萃取得到第一有机相及所述萃余液;及
14、用1n硫酸对所述第一有机相进行洗涤,再用4n硫酸对所述第一有机相中的硫酸锰进行反萃,得到硫酸锰溶液及第一反萃余液。
15、在其中一些实施方式中,所述制备萃余液及电池级硫酸锰的步骤满足(1)~(6)中至少一个条件:
16、(1)所述萃取的级数为8~12级;
17、(2)所述转皂有机萃取剂p204及所述三元电池材料的浸出液的体积比为10:(8~12);
18、(3)所述洗涤的级数为16~22级;
19、(4)所述洗涤步骤中,所述1n硫酸的体积为所述浸出液的10%~25%;
20、(5)所述反萃的级数为4~6级;
21、(6)所述反萃步骤中,所述4n硫酸及所述第一有机相的体积比为1:(10~12)。
22、在其中一些实施方式中,所述制备萃余液及电池级硫酸锰的步骤还包括:
23、用6n硫酸或者盐酸对所述第一反萃余液进行反铁;
24、可选地,所述反铁的级数为2级。
25、在其中一些实施方式中,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴的步骤包括:
26、将所述萃余液与转皂有机萃取剂p507混合,萃取得到第二有机相及电池级硫酸镍;
27、用纯水洗涤所述第二有机相;
28、将经过纯水洗涤的所述第二有机相用0.5n~1n硫酸洗涤除镍;
29、将除镍的所述第二有机相用1n~1.5n硫酸洗涤除镁;及
30、将除镁的所述第二有机相用4n硫酸反萃,得到第二反萃余液及硫酸钴溶液。
31、在其中一些实施方式中,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴的步骤满足(1)~(10)中至少一个条件:
32、(1)所述萃取的级数为10~14级;
33、(2)所述转皂有机萃取剂p507及所述萃余液的体积比为10:(8~12);
34、(3)所述纯水洗涤的级数为8~12级;
35、(4)所述纯水洗涤步骤中,所述纯水的体积为所述萃余液的10%~25%;
36、(5)所述除镍的级数为8~12级;
37、(6)所述除镍步骤中,所述硫酸的体积为所述萃余液的10%~25%;
38、(7)所述除镁的级数为20~25级;
39、(8)所述除镁步骤中,所述硫酸的体积比为所述萃余液的10%~25%;
40、(9)所述反萃的级数为4~6级;
41、(10)所述反萃步骤中,所述4n硫酸及所述第二有机相的体积比为1:(10~12)。
42、在其中一些实施方式中,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴的步骤还包括:
43、用6n硫酸或者盐酸对所述第二反萃余液反铁;
44、可选地,所述反铁的级数为2级。
45、本申请实施方式提供的三元电池材料的回收方法,采用液碱及硫酸镍作为皂化剂,减少了皂化中碱的消耗,镍元素进入后续产品回收;回收方法中通过萃锰及萃钴工艺,无需萃镍工艺即可萃取分离三元电池材料中的镍、钴、锰元素,能够大幅降低回收方法的萃取成本。
1.一种三元电池材料的回收方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,将有机萃取剂及皂化剂混合的步骤中,皂化级数为3~5级。
3.根据权利要求1所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,所述将有机萃取剂及皂化剂混合的步骤包括:
4.根据权利要求3所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,将有机萃取剂及皂化剂混合的步骤中,所述液碱及所述有机萃取剂的体积比为1:(10~12);所述硫酸镍溶液及所述有机萃取剂的体积比为1:(5~6)。
5.根据权利要求1所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,制备萃余液及电池级硫酸锰的步骤包括:
6.根据权利要求5所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,所述制备萃余液及电池级硫酸锰的步骤满足(1)~(6)中至少一个条件:
7.根据权利要求5或6所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,所述制备萃余液及电池级硫酸锰的步骤还包括:
8.根据权利要求1所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴的步骤包括:
9.根据权利要求8所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴的步骤满足(1)~(10)中至少一个条件:
10.根据权利要求8或9所述的三元电池材料的回收方法,其特征在于,制备电池级硫酸镍及电池级硫酸钴的步骤还包括: