[发明专利]一种离子交换法回收废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的方法

说明书

本发明涉及一种离子交换法回收废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的方法，通过对废旧镍钴锰锂离子电池拆解、放电、破碎后浸出，浸出液采用镍粉或钴粉置换除铜，有价金属碱溶液作中和剂水解除铁铝；螯合树脂用氢氧化锂溶液再生，吸附除杂后液中的镍钴锰，硫酸反洗得镍钴锰混合液；树脂吸附后液中的锂以氢氧化锂形式回收。本发明废旧镍钴锰酸锂离子电池剥离浸出一步完成，浸出液除杂和有价金属分离提取过程不引入杂质元素，离子交换树脂用氢氧化锂再生后同时吸附镍钴锰，避免锂吸附进入镍钴锰溶液损失，也避免了使用氢氧化钠造成溶液中钠离子含量高影响锂回收；本发明镍、钴、锰回收率达到98%以上，锂回收率90%以上，工艺流程短，设备少，成本低。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及废旧镍钴锰锂离子电池中镍、钴、锰、锂有价金属的湿法回收利用的方法，具体涉及一种离子交换法回收废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车销量的大幅攀升，各国政府和越来越多的企业都已经意识到锂电池回收的重要性，根据国际能源署的预测，到2030年，全球电动汽车销量将从目前的200多万辆增加到1.4亿辆。这意味着废旧锂电池回收将成为一个全球性的大问题。到2022年，将有高达26.2万吨的车用电池需要回收。废旧电池的回收利用市场将非常巨大。废旧锂离子电池的回收主要为火法和湿法，还有一些涉及磁性分离、重选等的方法。现有方法主要针对废旧锂离子电池正极和负极的回收研究较多。湿法回收过程分离有价金属镍、钴锰和锂，以硫化沉淀法、草酸法、磷酸盐法分离，分离金属过程复杂，分离出的各金属存在互相夹带现象。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出了一种高效回收废旧镍钴锰系锂离子电池中有价金属分离的方法，避免回收时各金属之间的互相夹带。

本发明采用的技术方案如下：一种离子交换法回收废旧镍钴锰锂离子电池中有价金属的方法，包括如下步骤：

步骤（1）、破碎浸出：收集废旧镍钴锰锂离子电池拆解、放电、机械或人工破碎成一定大小的片状，破碎后的废旧电池片用酸加还原剂溶液浸出，得到浸出液；

步骤（2）、浸出液除杂：加除铜试剂置换除铜，加氧化剂将二价铁氧化为三价铁，加有价金属碱溶液作中和剂水解除铁铝，固液分离后得含镍、钴、锰、锂的除杂后液；

步骤（3）、镍钴锰树脂吸附-解吸：螯合树脂用氢氧化锂溶液再生后，对步骤（2）的除杂后液进行吸附，使镍、钴、锰全部吸附至树脂上，吸附饱和的树脂洗涤后用硫酸反洗，得硫酸镍钴锰混合液，吸附后液备用；

步骤（4）、氢氧化锂制备：向步骤（3）的树脂吸附后液中加入氢氧化钡，固液分离得氢氧化锂溶液，蒸发结晶得单水氢氧化锂产品，部分氢氧化锂溶液或结晶母液返回作为浸出液除杂的中和剂和树脂再生剂。

本发明所述步骤（1）中，废旧镍钴锰锂离子电池包括废旧镍钴锰酸锂、镍钴锰铝、镍钴铝动力、手机、电脑、电动工具用的各种型号锂离子电池。

优选的，步骤(2)中，浸出液中先加中和剂调节溶液pH值1.5-2.5，升温至60-90℃，然后加入1~10倍量的除铜试剂钴粉或镍粉除铜。

优选的，步骤(2)中，加入中和剂溶调整溶液的pH值至4.2-4.5，反应0.5~3h除铁铝。

本发明所述步骤(2)中，所述中和剂为氢氧化锂、氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化锰任意一种溶液。

步骤(2)中，氧化剂为双氧水或过硫酸钠。

步骤(3)中，所述螯合树脂用D401或D402。

步骤(3)中，吸附饱和的树脂用纯水进行洗涤。

步骤(3)中，反洗用的硫酸为浓度1-2mol/L的硫酸。

采用本发明的上述方法在回收废旧镍钴锰锂离子电池有价金属中的应用。