[发明专利]一种从含钴镍锰中至少一种的正极材料废粉中选择性浸出锂的方法

说明书

本发明公开了一种从含钴镍锰中至少一种的正极材料废粉中选择性浸出锂的方法，包括以下步骤：将含钴镍锰中至少一种的正极材料废粉制浆，再加入氧化剂搅拌浸出，过滤得到滤渣和含锂离子的提取液；其中，氧化剂的加入量为正极材料废料质量的0.4‑2.0倍。本发明在处理正极材料废料时，仅需加入一定量的氧化剂就可实现从正极材料废料中选择性浸出锂，工艺流程非常短，工艺步骤简单，经济效益好，对环境友好。

技术领域

本发明属于电子废弃物处理领域，尤其涉及一种从含钴镍锰中至少一种的正极材料废粉中选择性浸出锂的方法。

背景技术

近年来，随着消费电子商品、电动车和大规模储能市场的快速发展，目前占据最多市场份额的锂离子电池的产量也随之快速增长，随之产生的废旧锂离子电池的数量和重量呈现出了井喷式的上涨。2016年我国锂电池正极材料产量16.16万吨，同比增长43%。目前锂电池的使用寿命一般约为3年，未来将有大量的锂离子电池因失活而报废，废旧锂离子电池造成的环境问题已引起世界各国的广泛关注。由于技术和经济等方面的原因，目前锂电池回收率很低，大量废旧锂电池被遗弃，资源严重浪费的同时还给环境造成巨大威胁和污染。锂离子电池中含有较高的金属成分，分析表明：锂离子电池中含钴 5%~20%、锂 5%~7%、镍5%~10%。因此，如何在治理“电池污染”的同时，实现废旧电池中有色金属资源尤其是锂、钴、镍的综合循环回收，已成为社会关注的热点难题。

正极材料是制造锂离子电池的关键材料之一，已产业化应用的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料和磷酸铁锂。目前已报道的从以镍/钴/锰为正极材料的废锂离子电池中回收金属的方法，均着眼于钴、镍的回收，具体方法有酸浸、焙烧。酸浸法是目前最常见的处理方式，其采用具有强酸性的盐酸、硫酸和硝酸等无机强酸，配合使用葡萄糖和硫代硫酸钠等作为还原剂，使锂、钴、镍、锰等有价金属全部进入溶液中，然后再进行萃取分离或化学沉淀。如中国专利CN201310736522报道了一种用硝酸和硫酸的混合溶液溶解废镍钴锰酸锂锂离子电池正极材料和牧草粉的方法，其中牧草粉作为还原剂；中国专利CN201010209830提供了一种从废旧锂电池中回收钴、镍和锰的方法，其先从废离子电池中获得的正极黑色粉末，采用稀硫酸进行低酸溶解，再采用Na₂SO₃或Fe粉（作还原剂）加浓硫酸进行还原溶解，最后采用高浓度硫酸进行酸溶解。也有采用无机酸加氧化剂浸出锂离子正极材料的相关报道，如中国专利CN201611046779.6公开了一种报废动力电池正极材料的循环利用方法，其采用硫酸预浸-加压氧化浸出工艺，在加压氧化浸出过程中，以氧气作氧化剂，可将全部的锂、铜、钴、镍和锰浸出到溶液中，而铁保留在渣中，镍、钴、锰、锂的浸出率可以达到99%，铜的浸出率大于97%，溶液中铁的浸出率小于5%，该方法在浸出有价金属的同时，实现了铁与其他有价金属（镍、钴、锰、锂和铜）的分离，但是，该方法无法实现锂的选择性浸出。

上述的镍钴锰酸锂正极材料的回收方法在一定程度上达到了良好的效果，但大多存在以下几个问题：1、无论是采取还原酸浸，还是氧化酸浸，正极材料中的镍、钴、锰、锂全部溶出进入溶液，无法实现锂的选择性浸出，造成后续的分离困难，锂回收率低；2、工艺过程较复杂、工艺步骤多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种工艺流程短、可高效从含钴镍锰中至少一种的正极材料中选择性浸出锂的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种从含钴镍锰中至少一种的正极材料废粉中选择性浸出锂的方法，包括以下步骤：

将含钴镍锰中至少一种的正极材料废粉制浆，再加入氧化剂搅拌浸出，过滤得到滤渣和含锂离子的提取液；

其中，所述氧化剂的加入量为正极材料废料质量的0.4-2.0倍。

上述选择性浸出锂的方法中，优选的，所述正极材料废粉包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴铝酸锂和镍钴锰酸锂中的一种或几种。

上述选择性浸出锂的方法的原理如下：