[发明专利]电池废料制备硫酸镍、锰、锂、钴及四氧化三钴的方法

说明书

电池废料制备硫酸镍、锰、锂、钴及四氧化三钴的方法,涉及电池废料的综合利用，特别是综合利用电池废料生产电池级硫酸镍、电池级硫酸锰、电池级硫酸锂、电池级硫酸钴、电池级四氧化三钴的方法。其特殊之处在于采取如下工艺流程：电池废料酸溶，除铁除铝，除钙镁铜，萃取分离，蒸发结晶制备硫酸镍、硫酸锰、硫酸锂、硫酸钴或/和四氧化三钴。能同时从电池废料中回收镍、锰、锂、钴等多种金属元素，回收产品纯度高，均可达到电池级，还可直接生产电池级四氧化三钴，工艺简单，能耗低，无废气污染，废水实现零排放。

技术领域

本发明涉及电池废料的综合利用，特别是综合利用电池废料生产电池级硫酸镍、电池级硫酸锰、电池级硫酸锂、电池级硫酸钴、电池级四氧化三钴的方法。

背景技术

在循环经济中，电池废料是一种可回收利用的宝贵资源，主要有价元素为钴、镍、锰、锂。以往处理这类废料主要是回收其中的钴和镍。如专利申请号为CN201110435394.X的一种从电池废料浸出液中分离富集镍钴的方法，公开的技术为：一种从电池废料浸出液中分离富集镍钴的方法，包括以下步骤：(1)用酸性浸取液浸泡电池废料，之后进行固液分离，得到的液体为电池废料浸出液，向所述电池废料浸出液中分批加入还原剂，所述还原剂的物质的量为所述浸出液中所含铜的物质的量的1.3～1.5倍，之后搅拌反应25～35分钟，反应温度为40～50℃，然后进行固液分离，所得固相为质量百分含量为99.0～99.5％的海绵铜，所得液相为液相A；(2)用碳酸钠将液相A的pH值调至3.0～4.0，然后加热至90～95℃，向液相A中加入双氧水或次氯酸钠搅拌反应，得到FeOOH沉淀，之后进行固液分离，所得液相为液相B；(3)向液相B中加入硫化剂，所述硫化剂的物质的量为所述液相B中所含镍钴的物质的量的1.2～1.5倍，然后搅拌反应10～20分钟，之后固液分离，所得液相返回步骤(1)用于浸泡电池废料，所得固体经所述酸性浸取液洗涤，得到硫化物沉淀，收集所得洗涤液，返回步骤(1)用于浸泡电池废料；(4)将硫化物沉淀与水混合，配制成固液质量比为1∶3的浆料，将所述浆料放入反应釜中机械搅拌15～30分钟，制成浆状物，向所述浆状物中加入混酸溶液，混酸溶液的质量为硫化物沉淀质量的1.5～2.0倍，然后搅拌反应20～30分钟，之后固液分离，所得液体即为镍钴富集溶液。这种方法使得电池中的锂、锰等有价金属没有得到回收利用。

如何从电池废料中综合回收各种有价金属，国外同行作了一些研究，如LS-日光铜制炼株式会社在中国申请的用于从锂二次电池废料中回收有价值金属的方法（申请号为CN201180049594.X）公开的技术为：一种用于回收有价值金属的方法，包括：液相浸提含有Co、Ni、Mn和Li的废粉末，以及对所得的浸提溶液进行纯化和溶剂提取以回收所述Co、Ni、Mn和Li中的每一种，其中使用无机酸溶液、或无机酸和过氧化氢的混合溶液通过两步逆流浸提进行所述液相浸提。所述无机酸溶液是浓度为240克/升或更高的硫酸溶液。其中按1升所述无机酸溶液计，以不低于20克的量使用所述过氧化氢。其中在所述两步逆流浸提中，第一和第二步各自独立地在60至80℃的温度下进行4至6小时。其中所述浸提溶液的纯化通过如下方式进行：将CaCO3添加至所述浸提溶液中，通过向所述浸提溶液中添加稀NaOH溶液来将所述浸提溶液的pH调节到4.5至5.0，再向所述浸提溶液中添加NaSH，之后过滤所得的溶液。其中通过如下方式实现Co、Ni、Mn和Li中的每一种的回收：进行Mn、Co和Ni的各自提取，以在Ni提取步骤之后获得仅含锂的溶液，由此实现所述金属相互完全分离。所述的废粉末是将固体废料切成适当尺寸的粉末，所述粉末首先被分配并煅烧以使电极活性材料与集电体分离，并且以使其他有机物质和隔板(separator)挥发。之后，将所得煅烧固体进行第二分配并通过特定重力分拣、磁性分拣等的组合进行分拣以得到期望的废粉末。这种方法的不足之处在于工艺流程复杂，生产成本较高，特别是电池废粉末制备采取煅烧，能耗高，废气污染，不利于环境保护，或者增加废气处理成本。

发明内容

本发明的目的在于公开一种能同时回收镍、锰、锂、钴等多种金属元素，回收产品纯度高，工艺简单，能耗低，无废气污染，废水零排放的电池废料制备硫酸镍、锰、锂、钴及四氧化三钴的方法及产品。