本發(fā)明屬于資源回收技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種回收正極材料中鎳和/或鈷的方法,尤其涉及一種清潔回收正極材料中鎳和/或鈷的方法。
背景技術(shù):
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,新能源車用動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)迅速增長(zhǎng)。與此同時(shí),每年約有占總量15wt%的動(dòng)力電池報(bào)廢,預(yù)計(jì)不久的將來(lái)將迎來(lái)動(dòng)力電池報(bào)廢的高潮,必將面臨大量廢舊電池?zé)o法處理的局面。廢舊電池若得不到安全處理,將對(duì)環(huán)境和公共安全產(chǎn)生巨大的危害。目前常規(guī)做法主要為電池經(jīng)放電、拆解后回收外皮及正負(fù)極集流體中的金屬單質(zhì),對(duì)于環(huán)境威脅嚴(yán)重的正極材料無(wú)合理的回收手段。廢舊電池正極材料中常含有有價(jià)金屬及對(duì)環(huán)境威脅嚴(yán)重的重金屬,因此廢舊電池正極材料的清潔回收的需求迫切。
鎳、鈷廣泛應(yīng)用于電池正極材料中,如占動(dòng)力電池產(chǎn)量70wt%以上的鎳鈷錳鋰三元電池、鈷酸鋰電池、鎳氫電池等均含有鎳、鈷金屬。鎳、鈷屬國(guó)家重要戰(zhàn)略金屬,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、新材料、儲(chǔ)能材料等領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)廢舊電池中鎳、鈷的回收意義重大。
目前,廢電池正極材料中鎳鈷回收方法主要為酸性浸出法,其基本過(guò)程為分離集流體的正極粉在酸性物質(zhì)中浸出,然后在浸出液中用萃取的方法脫除雜質(zhì),凈化液加入氨水等沉淀劑制備鎳鈷沉淀物。由于硫酸等無(wú)機(jī)酸浸出能力強(qiáng),除鎳、鈷、錳被高效浸出外,夾帶的雜質(zhì)鐵及未完全剝離的集流體鋁也與鎳、鈷一同進(jìn)入浸出液中。為保證回收鎳、鈷產(chǎn)品的質(zhì)量,需對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行深度脫除。然而常用萃取劑,如P204對(duì)不同金屬萃取區(qū)間存在重疊,導(dǎo)致萃取分離與凈化性能弱,難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)鎳鈷的高回收率與深度凈化,最終鎳、鈷產(chǎn)品中的雜質(zhì)含量也較高。
尹飛等人開展了低品位紅土鎳礦還原焙砂氨浸試驗(yàn)研究,采用選擇性還原焙燒)氨浸工藝從低品位紅土鎳礦中綜合提取鎳、鈷、鐵,重點(diǎn)介紹了該工藝氨浸的試驗(yàn)研究。確定的最佳工藝條件為:NH3:CO2為90g/L:60g/L,焙砂粒度0.074mm占80wt%,液固比為2:1(mL/g),浸出初始溫度為25℃左右,浸出終點(diǎn)電位大于-100mV。綜合試驗(yàn)的鎳、鈷浸出率分別為89.87wt%和62.20wt%。研究表明,在常溫常壓下采用氨浸法不但可以有效地回收鎳、鈷、鐵,而且浸出劑可以循環(huán)使用,設(shè)備運(yùn)行安全可靠,可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是,所述方法適用于紅土鎳礦,而電池正極材料與紅土鎳礦的性質(zhì)差別很大,紅土鎳礦為地表風(fēng)化型礦床,晶格結(jié)構(gòu)較為松散,浸出相對(duì)容易;而電池正極材料為人工合成的層狀尖晶石結(jié)構(gòu),鎳、鈷在物相中充當(dāng)骨架,晶格穩(wěn)定,難以破壞。因此,以處理紅土鎳礦的方法進(jìn)行常溫常壓氨浸,無(wú)法實(shí)現(xiàn)電池正極材料中鎳、鈷的高效回收。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種回收正極材料中鎳和/或鈷的方法,所述方法對(duì)于正極材料中鎳和/或鈷的浸出率高,得到的鎳和/或鈷中雜質(zhì)的含量少,工藝條件溫和流程簡(jiǎn)單,過(guò)程清潔,且得到的鎳和/或鈷可用于制備電池正極材料。
本發(fā)明中如無(wú)特殊說(shuō)明所述“wt%”是指質(zhì)量百分含量。
為達(dá)此目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種回收正極材料中鎳和/或鈷的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將正極材料中的鎳和/或鈷還原,得到還原料;
(2)將還原料與氨性溶液在密閉容器中混合,并且二氧化碳?xì)怏w的壓力為0.2~1.0MPa的條件下浸出,之后進(jìn)行第一固液分離,得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液進(jìn)行后處理,得到鎳和/或鈷。
所述氨性溶液為含有NH4+或NH3的水溶液。
所述方法中使用的氨性溶液在比較寬的區(qū)間內(nèi)不與正極材料中的鐵、鋁等發(fā)生反應(yīng),而僅對(duì)鎳、鈷發(fā)生絡(luò)合作用,因此浸出液深度凈化難度小。
步驟(1)所述還原的作用為:所述正極材料的還原主要過(guò)程是利用正極材料中本身含有的有機(jī)物,并添加少量的還原劑將正極材料中鎳、鈷還原為金屬狀態(tài)。其主要作用是利用還原后鎳、鈷活性高,易與氨介質(zhì)在弱堿性條件下發(fā)生絡(luò)合作用的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)鎳、鈷的高效浸出。如不經(jīng)還原,直接進(jìn)行正極材料的浸出,則鎳、鈷浸出率低,浸出過(guò)程極其緩慢。
步驟(2)所述二氧化碳的通入具有如下作用:在氨性溶液的浸取過(guò)程通入二氧化碳的主要作用是調(diào)節(jié)氨性溶液的溶液化學(xué)組成(在壓力的作用下生成CO32-、HCO32-等)及酸堿度,通過(guò)控制二氧化碳的壓力,實(shí)現(xiàn)氨性溶液結(jié)構(gòu)的定向調(diào)控,從而使氨性溶液形成對(duì)鎳、鈷最強(qiáng)的絡(luò)合條件。
步驟(1)所述正極材料選自鎳鈷錳酸鋰三元材料、鎳氫電池正極材料、鎳鎘電池正極材料或鈷酸鋰材料中的任意一種或至少兩種的組合。典型但非限制性的組合如鎳鈷錳酸鋰三元材料與鎳氫電池正極材料,鎳鎘電池正極材料與鈷酸鋰材料,鎳氫電池正極材料與鎳鎘電池正極材料,鎳氫電池正極材料、鎳鎘電池正極材料與鈷酸鋰材料。
步驟(1)所述還原的溫度為500~1000℃,如550℃、600℃、650℃、720℃、800℃、910℃或950℃等,優(yōu)選為500~900℃,進(jìn)一步優(yōu)選為500~700℃。步驟(1)所述還原的目的是為了使正極材料中的鎳和/或鈷還原為低價(jià)態(tài)和/或單質(zhì)。
優(yōu)選地,步驟(1)所述還原使用的還原劑選自焦炭、一氧化碳或氫氣中的任意一種或至少兩種的組合。典型但非限制性的還原劑選自焦炭與一氧化碳,焦炭與氫氣,一氧化碳與氫氣。
優(yōu)選地,步驟(1)所述還原反應(yīng)在高溫爐內(nèi)進(jìn)行。
步驟(2)所述還原料經(jīng)粉碎后再與氨性溶液混合,所述粉碎的方式優(yōu)選為研磨。還原后的還原料一般為塊狀,將其直接與氨性溶液混合進(jìn)行浸出會(huì)導(dǎo)致浸出速率較慢,而將還原料粉碎能夠提高還原料的浸出效率。
優(yōu)選地,粉碎后90wt%以上的還原料粒度小于200目,如220目、250目、300目、350目、400目、500目、600目、700目或1000目等。
步驟(2)所述氨性溶液與還原料的液固比為2~20L/kg,如3L/kg、4L/kg、5L/kg、6L/kg、7L/kg、8L/kg、9L/kg、10L/kg、12L/kg、15L/kg、16L/kg或18L/kg等,優(yōu)選為10~20L/kg,進(jìn)一步優(yōu)選為10~15L/kg。所述液固比范圍有利于降低反應(yīng)體系粘度,可促進(jìn)反應(yīng)物及產(chǎn)物的擴(kuò)散,從而加快浸出速率;液固比過(guò)高或過(guò)低則不利于反應(yīng)的進(jìn)行。
優(yōu)選地,步驟(2)所述氨性溶液以NH3計(jì)濃度為50~200g/L,如55g/L、60g/L、70g/L、85g/L、90g/L、100g/L、120g/L、140g/L、170g/L或190g/L等,優(yōu)選為50~150g/L,進(jìn)一步優(yōu)選為80~150g/L。所述濃度的氨性溶液有利于絡(luò)合反應(yīng)向右進(jìn)行,提高絡(luò)合反應(yīng)的平衡常數(shù)及反應(yīng)速率;濃度過(guò)高或過(guò)低均不利于絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行。
優(yōu)選地,步驟(2)所述氨性溶液選自碳酸氫銨溶液、氨水、碳酸銨溶液、草酸銨溶液、硫酸銨溶液或氯化銨溶液中的任意一種或至少兩種的組合。典型但非限制性的組合如碳酸氫銨溶液與氨水,碳酸銨溶液與草酸銨溶液,硫酸銨溶液與氯化銨溶液,氨水、碳酸銨溶液與草酸銨溶液,草酸銨溶液、硫酸銨溶液與氯化銨溶液。
步驟(2)所述浸出在10~90℃條件下進(jìn)行,如12℃、17℃、18℃、20℃、25℃、30℃、33℃、42℃、45℃、48℃、52℃、58℃、62℃、68℃、70℃、75℃、80℃或85℃等,優(yōu)選為15~40℃,進(jìn)一步優(yōu)選為15~35℃。所述浸出溫度有利于絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行,浸出溫度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)抑制絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行。
步驟(2)所述二氧化碳的壓力為0.2-1.0MPa,如0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa或0.9MPa等,優(yōu)選為0.2~0.8MPa,優(yōu)選為0.2~0.5MPa。所述二氧化碳的壓力有利于絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行;壓力過(guò)高或過(guò)低均會(huì)抑制絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行。
步驟(3)所述后處理為:將浸出液蒸發(fā)至90wt%以上的鎳和/或鈷沉淀后進(jìn)行第二固液分離。所述后處理是將鎳和/或鈷與氨的絡(luò)合物進(jìn)行處理,得到鎳和/或鈷沉淀。
現(xiàn)有技術(shù)在氨性溶液浸出后,均是進(jìn)行鎳、鈷的分離,分別制成鎳與鈷的產(chǎn)品;本發(fā)明提供的方法采用氨性溶液選擇性浸出,實(shí)現(xiàn)了鎳、鈷與其它雜質(zhì)的分離,通過(guò)蒸氨沉淀直接制備正極材料前驅(qū)體,流程簡(jiǎn)單,成本低廉,創(chuàng)新性強(qiáng)。
優(yōu)選地,所述蒸發(fā)的溫度為60~110℃,如65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、92℃、95℃、105℃或108℃等,優(yōu)選為60~100℃,進(jìn)一步優(yōu)選為90~100℃。所述蒸發(fā)的溫度在該范圍內(nèi),鎳、鈷沉淀速率適當(dāng),鎳、鈷沉淀物顆粒粗大,易于后續(xù)液固分離。
步驟(2)所述浸出殘?jiān)M(jìn)行如下處理:將步驟(2)得到的浸出殘?jiān)M(jìn)行加熱脫氨,加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氣體和蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體用第二固液分離得到的沉淀母液吸收,得到吸收液。所述加熱過(guò)程及蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體主要包括氨氣和二氧化碳?xì)怏w。
對(duì)浸出殘?jiān)M(jìn)行上述處理能夠避免浸出殘?jiān)械陌睂?duì)環(huán)境的污染,實(shí)現(xiàn)清潔回收的目的。
優(yōu)選地,所述加熱的溫度為90~200℃,如95℃、100℃、110℃、115℃、130℃、140℃、145℃、155℃、160℃、170℃、180℃或190℃等,優(yōu)選為90~150℃,進(jìn)一步優(yōu)選為120~150℃。
優(yōu)選地,所述吸收液用于替代步驟(2)中的氨性溶液。吸收液用于替代氨性溶液能夠減少氨性溶液的用量,使得氨循環(huán)利用,節(jié)約處理成本。
步驟(3)所述鎳和/或鈷用于制備電池正極材料的原料。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案,本發(fā)明提供一種清潔回收正極材料中鎳和/或鈷的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將正極材料中的鎳和/或鈷在500~1000℃條件下還原,得到還原料;將還原料粉碎,粉碎后90wt%以上的還原料的粒度大于等于200目,得到還原粉料;
(2)將還原粉料與氨性溶液在密閉容器中混合,并且在二氧化碳?xì)怏w的壓力為0.2-1.0MPa、溫度為10~90℃的條件下浸出,氨性溶液以NH3計(jì)濃度為50~200g/L,氨性溶液與還原粉料的液固比為2~20L/kg;之后進(jìn)行第一固液分離,得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液在60~110℃溫度下蒸發(fā)至90wt%以上的鎳和/或鈷沉淀后進(jìn)行第二固液分離,得到鎳和/或鈷沉淀物以及沉淀母液;在90~200℃條件下加熱浸出殘?jiān)摮渲械陌?,加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氣體以及蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體用沉淀母液吸收,得到吸收液,所述吸收液用于替代步驟(2)中的氨性溶液。
所述第一固液分離和第二固液分離為本領(lǐng)域常規(guī)的操作,本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇,典型但非限制性的分離方式如過(guò)濾、離心等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
(1)本發(fā)明提供的回收正極材料中鎳和/或鈷的方法鎳、鈷的浸出率均大于90wt%,由于氨性溶液的選擇性強(qiáng),鋁、鐵、錳等雜質(zhì)基本不絡(luò)合,脫除難度小,雜質(zhì)的總濃度在0.5wt%以下,制備的鎳鈷前驅(qū)體中雜質(zhì)含量可滿足電池級(jí)產(chǎn)品的要求,;
(2)本發(fā)明提供的回收正極材料中鎳和/或鈷的方法工藝條件溫和,氨性溶液選擇性浸出鎳和/或鈷可在常溫及常壓下實(shí)現(xiàn),工業(yè)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn);
(3)本發(fā)明提供的回收正極材料中鎳和/或鈷的方法工藝流程短,整個(gè)工藝由選擇性浸出、蒸發(fā)沉淀鎳鈷混合物及氨介質(zhì)循環(huán)等組成,流程簡(jiǎn)單;
(4)本發(fā)明提供的回收正極材料中鎳和/或鈷的方法過(guò)程清潔,本發(fā)明無(wú)廢水及廢氣排放,殘?jiān)蛇M(jìn)一步綜合利用。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式提供的清潔回收廢舊電池正極材料中鎳和/或鈷的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
圖1是本發(fā)明一種實(shí)施方式提供的清潔回收廢舊電池正極材料中鎳和/或鈷的工藝流程圖,所述回收工藝包括如下步驟:
(1)將正極材料中的鎳和/或鈷在500~1000℃條件下還原,得到還原料;將還原料粉碎,得到還原粉料;
(2)將還原粉料與氨性溶液在密閉容器中混合,并且在二氧化碳?xì)怏w的壓力為0.2-1.0MPa、溫度為10~90℃的條件下浸出,氨性溶液以NH3計(jì)的濃度為50~200g/L,氨性溶液與還原粉料的液固比為2~20L/kg;之后進(jìn)行第一固液分離,得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液在60~110℃溫度下蒸發(fā)后進(jìn)行第二固液分離,得到鎳和/或鈷沉淀物以及沉淀母液;在90~200℃條件下加熱浸出殘?jiān)摮渲械陌?,加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氨氣以及蒸發(fā)產(chǎn)生的氨氣用沉淀母液吸收,得到吸收液,所述吸收液用于替代步驟(2)中的氨性溶液。
實(shí)施例1
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將廢舊鎳鈷錳三元正極材料置于高溫爐內(nèi)于500℃下被焦炭還原,還原后的塊料在磨機(jī)內(nèi)磨細(xì),得到還原粉料;
(2)將還原粉料與碳酸氫銨溶液在反應(yīng)釜中混合,碳酸氫銨溶液以NH3計(jì)的濃度為50g/L,液固體積質(zhì)量比(L/kg)為20;完成上述操作后密閉反應(yīng)釜,通入二氧化碳?xì)怏w,并在反應(yīng)釜壓力為0.2MPa,反應(yīng)溫度為10℃的條件下進(jìn)行正極材料中鎳、鈷的浸出,之后對(duì)反應(yīng)后物料液固分離,分別得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液于60℃蒸發(fā),實(shí)現(xiàn)氨的脫除,同步實(shí)現(xiàn)浸出液中鎳和鈷沉淀的分離,液固分離后分別得到鎳、鈷混合沉淀物以及沉淀母液;
將浸出殘?jiān)?0℃干燥脫氨,浸出殘?jiān)稍锂a(chǎn)生的尾氣與蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的氨介質(zhì)一同被沉淀母液在10℃下吸收,吸收氨后的沉淀母液用于替代碳酸氫銨溶液。
所述方法得到的鎳、鈷混合沉淀物可用作鎳鈷錳三元正極材料的原料。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟?、鈷的含量,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為98wt%和92wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量低于0.5wt%。
實(shí)施例2
一種回收廢舊鎳氫電池正極材料中鎳的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將廢舊鎳氫電池正極材料置于高溫爐內(nèi)于700℃下被一氧化碳還原,還原后的塊料在磨機(jī)內(nèi)磨細(xì),得到還原粉料;
(2)將還原粉料與氨水在反應(yīng)釜中混合,氨水以NH3計(jì)的濃度為80g/L,液固體積質(zhì)量比(L/kg)為15;完成上述操作后密閉反應(yīng)釜,通入二氧化碳?xì)怏w,并在反應(yīng)釜壓力為0.5MPa,反應(yīng)溫度為40℃的條件下進(jìn)行正極材料中鎳的浸出,對(duì)反應(yīng)后物料液固分離,分別得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液于90℃下蒸發(fā),實(shí)現(xiàn)氨的脫除,同步實(shí)現(xiàn)浸出液中鎳的沉淀分離,液固分離后分別得到鎳沉淀物與沉淀母液;將浸出殘?jiān)?20℃干燥脫氨,浸出殘?jiān)稍镂矚馀c蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的氨氣體一同被沉淀母液在25℃下吸收,吸收氨后的沉淀母液用于替代步驟(1)中的氨水。
上述過(guò)程得到的鎳沉淀物可用作電池正極材料的原料。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟?、鈷的含量,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為99wt%和91wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量低于0.5wt%。
實(shí)施例3
一種回收廢舊鎳鎘電池正極材料中鎳的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將廢舊鎳鎘電池正極材料置于高溫爐內(nèi)于900℃下被氫氣還原,還原后的塊料在磨機(jī)內(nèi)磨細(xì),得到還原粉料;
(2)將還原粉料與碳酸銨溶液在反應(yīng)釜中混合,碳酸銨溶液以NH3計(jì)的的濃度為80g/L,液固體積質(zhì)量比(L/kg)為15;完成上述操作后密閉反應(yīng)釜,通入二氧化碳?xì)怏w,并在反應(yīng)釜壓力為0.5MPa,反應(yīng)溫度為35℃的條件下實(shí)現(xiàn)正極材料中鎳的浸出,對(duì)反應(yīng)后物料液固分離,分別得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液于90℃下蒸發(fā),實(shí)現(xiàn)氨的脫除,同步實(shí)現(xiàn)浸出液中鎳的沉淀分離,液固分離后分別得到鎳沉淀物與沉淀母液;將浸出殘?jiān)?20℃干燥脫氨,浸出殘?jiān)稍镂矚馀c蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的氨氣體一同被沉淀母液在25℃下吸收,吸收氨后的沉淀母液用于替代步驟(1)中的碳酸銨溶液。
上述過(guò)程得到的鎳沉淀物可用作電池正極材料的原料。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟?、鈷的含量,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為95wt%和93wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量低于0.5wt%。
實(shí)施例4
一種回收廢舊鈷酸鋰電池正極材料中鈷的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將廢舊鈷酸鋰電池正極材料置于高溫爐內(nèi)于1000℃下被焦炭還原,還原后的塊料在磨機(jī)內(nèi)磨細(xì),得到還原粉料;
(2)將還原粉料與草酸銨溶液在反應(yīng)釜中混合,草酸銨溶液以NH3計(jì)的的濃度為150g/L,液固體積質(zhì)量比(L/kg)為10;完成上述操作后密閉反應(yīng)釜,通入二氧化碳?xì)怏w,并在反應(yīng)釜壓力為0.8MPa,反應(yīng)溫度為90℃的條件下實(shí)現(xiàn)正極材料中鈷的浸出,對(duì)反應(yīng)后物料液固分離,分別得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液于100℃下蒸發(fā),實(shí)現(xiàn)氨介質(zhì)的脫除,同步實(shí)現(xiàn)浸出液中鈷的沉淀分離,液固分離后分別得到鈷沉淀物與沉淀母液;
將浸出殘?jiān)?50℃干燥脫氨,浸出殘?jiān)稍镂矚馀c蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的氨介質(zhì)氣體一同被沉淀母液在40℃下吸收,吸收氨介質(zhì)后的沉淀母液用于替代步驟(1)中的草酸銨溶液。
上述過(guò)程得到的鈷沉淀物可用作電池正極材料的原料。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟嚒⑩挼暮?,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為98wt%和93wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量低于0.5wt%。
實(shí)施例5
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法包括如下步驟:
(1)將廢舊鎳鈷錳三元正極材料置于高溫爐內(nèi)于500℃下被焦炭還原,還原后的塊料在磨機(jī)內(nèi)磨細(xì),得到還原粉料;
(2)將還原粉料與硫酸銨溶液在反應(yīng)釜中混合,硫酸銨溶液以NH3計(jì)的的濃度為200g/L,液固體積質(zhì)量比(L/kg)為2;完成上述操作后密閉反應(yīng)釜,通入二氧化碳?xì)怏w,并在反應(yīng)釜壓力為1.0MPa,反應(yīng)溫度為15℃的條件下實(shí)現(xiàn)正極材料中鎳、鈷的浸出,對(duì)反應(yīng)后物料液固分離,分別得到浸出殘?jiān)c浸出液;
(3)將浸出液于110℃下蒸發(fā),實(shí)現(xiàn)氨介質(zhì)的脫除,同步實(shí)現(xiàn)浸出液中鎳、鈷的沉淀分離,液固分離后分別得到鎳、鈷混合沉淀物與沉淀母液;
將浸出殘?jiān)?00℃干燥脫氨,浸出殘?jiān)稍镂矚馀c蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的氨介質(zhì)氣體一同被沉淀母液在25℃下吸收,吸收氨介質(zhì)后的沉淀母液用于步驟(1)中硫酸銨溶液。
上述過(guò)程得到的鎳、鈷混合沉淀物可用作電池正極材料的原料。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟?、鈷的含量,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為96wt%和92wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量低于0.5wt%。
經(jīng)試驗(yàn),將實(shí)施例5中的硫酸銨溶液替換為氯化銨與碳酸銨的混合液,并且混合液以NH3計(jì)的濃度保持不變的情況下,同樣能夠得到鎳、鈷混合沉淀物,且鎳和鈷的浸出率分別為97wt%和93wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量低于0.5wt%。
對(duì)比例1
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法除不包含步驟(1)外,其余與實(shí)施例1相同。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟嚒⑩挼暮?,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為65wt%和32wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量大于2wt%。
對(duì)比例2
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法除步驟(2)中二氧化碳的壓力為0.15MPa外,其余與實(shí)施例1相同。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟?、鈷的含量,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為92wt%和67wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量大于2wt%。
對(duì)比例3
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法除步驟(2)中二氧化碳的壓力為1.2MPa外,其余與實(shí)施例1相同。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟嚒⑩挼暮?,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為72wt%和53wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量小于0.5wt%。
對(duì)比例4
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法除步驟(2)中不使用二氧化碳外,其余與實(shí)施例1相同。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟?、鈷的含量,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為84wt%和56wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量大于2wt%。
對(duì)比例5
一種回收廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的方法,所述方法除步驟(2)中不使用二氧化碳,且碳酸氫銨溶液以NH3計(jì)的濃度為外200g/L外,其余與實(shí)施例1相同。
采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜檢測(cè)浸出液及殘?jiān)墟嚒⑩挼暮?,廢舊鎳鈷錳三元正極材料中鎳和鈷的浸出率分別為74wt%和35wt%,鎳、鈷混合沉淀物中雜質(zhì)的總含量大于2wt%。
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