[发明专利]一种废三元锂电池强化还原浸出的方法

说明书

本发明提供了一种废三元锂电池强化还原浸出的方法，该方法将废旧电池经焙烧分选所得的正极粉料进行强化气体还原，还原过程中采用曝气等方式将还原性气体通入浸出混合液，所产生的气泡与正极粉料发生反应，极大的增加反应速率，得到溶于浸出液的金属离子，曝气还原后进行萃取分离或沉淀分离，得到正极材料前驱体和钴产品；该发明极大地缩短了电池正极材料的还原浸出时间，提高了钴、锰的还原效率，降低了还原剂使用量，避免了还原剂储存和失效的问题，为三元锂电池还原浸出提供了新的回收工艺，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于二次资源回收利用和循环经济技术领域，尤其涉及一种废三元锂电池强化还原浸出的方法。

背景技术

自1991年商业锂离子电池面向市场以来，经过20多年的发展，锂离子电池从无到有，市场规模持续增长。与此同时，随着锂离子电池的广泛应用，未来几年内，锂离子电池的报废量也将迅猛增长。废旧锂电子产品含有大量的锂、镍、钴、锰、铁等元素，如果能够从废旧锂离子电池中高效回收这些有价金属，可以减少金属元素矿石消耗，避免对环境的污染，解决锂电池报废增加的环境载荷，产生较高的经济和环境效益。

废旧三元电池的回收，通常包括电池的破碎、材料的分离、有价元素的提取和电池材料的重新制备。现有的电池材料的分离和提取一般采用湿法和火法两种工艺，其中湿法工艺由于效率高、成本低获得了较好的推广。目前，电池正极材料一般采用酸液和还原剂混合浸出剂或者有机溶剂浸出剂。例如CN104953200A结合酸浸、碱液沉淀、煅烧的方式分别回收得到磷酸铁和碳酸锂。CN102285673A公开了一种从电动汽车磷酸铁锂动力电池中回收铁和锂的方法，利用酸和还原剂同时浸出铁和锂，净化后制备碳酸锂。CN101847763A则使用有机溶剂溶解和酸解的方式得到铜、铁、锂、磷溶液，然后辅助加入硫化钠并调整pH去除铜和铁元素。CN102956936A公布了一种基于酸浸和碱浸回收利用有价金属的方法，焙烧后的正极材料在pH为0.5 ~ 2.0下酸浸后得到滤液，滤液进一步回调pH值沉淀铝、铁、铜，碱浸滤液进一步回调pH值回收锂元素。CN201310123337.7公开了一种组合使用碱液、有机酸及有机溶剂的方法获取废旧电池正极和负极材料的方法。CN201310123337.7和CN201510773893.8采用有机酸（有机羧酸）浸出实现了废旧电池中钴元素的分离和回收。CN201510242788.1采用含有还原剂的有机酸（有机羧酸）浸出方法，实现了废旧电池正极废料中金属元素的低成本分离。然而，现有技术所使用的还原剂不稳定，不利于长时间储藏。另外，还原剂价格高，浸出效果有限，工业环境下很难实现还原剂的高效利用，增加了废电池回收成本、市场竞争力不足，因此不具备大规模推广使用的价值。

发明内容

针对现有废旧锂离子电池回收技术存在的不足，为了进一步提高还原剂使用效率和浸出率，降低还原剂储藏风险，并减少甚至避免高盐废水的产生，本发明旨在提供一种废三元锂电池强化还原浸出的方法。将废旧电池焙烧分选所得的正极粉料进行强化气体还原，还原过程中采用曝气等方式将还原性气体通入浸出混合液，所产生的气泡与正极粉料发生反应，极大的增加反应速率，得到溶于浸出液的金属离子，曝气还原后进行萃取分离或沉淀分离，得到正极材料前驱体和钴产品。该发明极大的缩短了电池正极材料的还原浸出时间,提高了钴、锰的还原效率，降低了还原剂使用量，避免了还原剂储存和失效的问题，为三元锂电池还原浸出提供了新的回收工艺，具有良好的工业应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种废旧三元锂电池强化还原浸出的方法，包括以下步骤：

（1）将废电池焙烧分选所得的电池正极材料粉末进行碱法除铝，得到镍钴锰酸锂残渣；

（2）步骤（1）所得镍钴锰酸锂残渣球磨得到粉料；

（3）步骤（2）所得粉料在酸性浸出液中进行强化气体还原，还原得到镍钴锰离子和锂离子混合液；

（4）步骤（3）所得浸出混合液进行萃取分离，过滤得到含有镍和钴的混合酸液；