[发明专利]一种回收废旧锂电池制作高纯NCM盐的方法

权利要求书

1.一种回收废旧锂电池制作高纯NCM盐的方法，其特征在于，具体包括前处理工序、萃取工序和沉碳酸锂工序、蒸发浓缩结晶干燥工序，其中：S1前处理工序：前处理工序主要对各废旧锂电池原材料进行破碎筛分、浸出、除杂等预处理，包括破碎筛分、浸出反应、除铁铝、洗涤压滤等工序；S2萃取工序：该工序包括萃铜、萃锰、萃钴、萃镍等工序，主要对前处理工序处理后的滤液进行萃取，提取铜、锰、钴、镍等金属元素，经萃取后得到硫酸铜溶液、硫酸锂溶液、硫酸锰溶液、硫酸钴溶液、硫酸镍溶液；S3沉碳酸锂工序、蒸发浓缩结晶干燥工序：该工序主要对上述硫酸铜溶液、硫酸锂溶液、硫酸锰溶液、硫酸钴溶液、硫酸镍溶液分别进行合成沉淀、蒸发浓缩结晶、离心干燥等处理，最终得到所需产品及副产品。

2.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂电池制作高纯NCM盐的方法，其特征在于，所述S1中的破碎筛分工序分为两种情况：1、正极边角料原材料直接经初破碎和粉碎后用于后续反应工序；2、不合格锂电池卷芯、报废锂电池原材料经初破碎和粉碎后，再经80目筛分机筛分、分选后得到的电池粉用于后续反应工序；浸出反应工序为：电池粉料、亚硫酸钠等干料加入浸出釜后，在浸出反应釜中抽入水，并从计量罐中泵入一定量的浓硫酸，开启搅拌，然后加入一定量的双氧水，同时向釜中通蒸汽辅助加热，控制液温在70-80℃下保温反应12-16h，控制溶液反应终点pH约1.5-2.0，该浸出液液固比约为3.5：1，浸出初始酸浓度约为300g/L，反应体系中Ni、Co、Mn、Li、Al、Fe、Cu及钙镁等金属均溶解在液相中，而碳粉则不溶；洗涤压滤工序（浸出渣压滤洗涤）为：将浸出反应浆液泵入压滤机进行压滤，压滤产生的滤液进入除铁铝工序，滤渣进入化浆釜用水反复洗涤，洗涤方式为：采用多级逆流水洗，即第三次水洗后压滤得到的洗涤水（金属含量很低）作为第二次水洗用水，第二次水洗后压滤得到的洗涤水（金属含量很低）作为第一次水洗用水，第一次水洗后压滤得到的洗涤水则返回浸出反应工序，经过多次洗涤后，待滤渣洗至中性后泵入压滤机进行压滤，得到浸出渣作为固废处理；除铁铝工序为：将浸出反应滤液泵入除铁铝反应釜中，开启搅拌，边搅拌边将料仓中的氯酸钠、重钙投加到釜中，同时通入蒸汽辅助加热，控制反应温度约85～90℃，调节溶液pH稳定至4.0～4.5，反应时间约4-6h，反应时，釜中出现沉淀，并有气泡冒出；压滤洗涤工序为（铁铝渣压滤洗涤）：上述反应完成后，将除铁铝反应溶液泵入压滤机进行固液分离，滤液进入萃取工序，滤渣则进入化浆釜用水反复洗涤，洗涤方式为：采用多级逆流水洗，即第三次水洗后压滤得到的洗涤水（金属含量很低）作为第二次水洗用水，第二次水洗后压滤得到的洗涤水（金属含量很低）作为第一次水洗用水，第一次水洗后压滤得到的洗涤水则返回浸出反应工序，经过多次洗涤后，待滤渣洗至中性后泵入压滤机进行压滤，得到铁铝渣作为固废处理。

3.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂电池制作高纯NCM盐的方法，其特征在于，所述S2萃取工序中的萃铜是将前处理工序处理后的滤液中的铜离子分离出来，得到纯净的硫酸铜溶液；萃主金属除锂是对铜萃取后的萃余液进行再次萃取，将溶液中的Ni2+、Co2+、Mn2+及少量Fe3+、钙镁离子等金属阳离子萃取出来，分离出Li+，进而得到纯净的硫酸锂溶液，以便后续沉锂反应；萃锰是对上述反萃水相进行再次萃取，将溶液中的Mn2+萃取出来，进而得到纯净的硫酸锰溶液；萃钴是对锰萃取后的萃余液进行再次萃取，将溶液中的Co2+萃取出来，进而得到纯净的硫酸钴溶液；萃镍是对钴萃取后的萃余液进行再次萃取，将溶液中的Ni2+萃取出来，进而得到纯净的硫酸镍溶液。

4.根据权利要求1所述的一种回收废旧锂电池制作高纯NCM盐的方法，其特征在于，所述沉碳酸锂工序是对上述萃取工序得到的硫酸锂溶液进行处理，将溶液中锂离子沉淀下来得到碳酸锂副产品；蒸发浓缩结晶干燥工序是对上述萃取工序得到的硫酸铜溶液、硫酸锰溶液、硫酸钴溶液、硫酸镍溶液，及各工序（包括萃取、沉碳酸锂工序）回收的硫酸钠母液分别进行蒸发浓缩结晶干燥，得到最终产品及副产品。