[发明专利]非皂化萃取分离镍钴的方法

说明书

本发明提出一种非皂化萃取分离镍钴的方法，包括操作：含有镍钴的固体废弃物先经过高温焙烧，经酸浸形成酸浸液，然后协同萃取剂与稀释剂混合后与酸浸液进行反应，提取酸浸液中的钴，实现镍钴元素的分离。本发明提出的非皂化萃取分离镍钴的方法，不用NaOH作为皂化剂，避免皂化废水的超标排放。在酸性条件下以酸性萃取剂B326和碱性萃取剂氯化甲基N204协同作用，有效地将酸浸液中的钴萃取分离至有机相中，实现了镍钴的分离。对于因广泛使用而排放量巨大的动力电池固体废弃物，本方法操作简单，对设备要求低，具有巨大的工业实用性。

技术领域

本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及一种含有镍钴的固废的分离方法。

背景技术

随着汽车工业的高速发展，传统汽车引发的环境污染、能源枯竭和资源短缺等问题日益严峻，新能源汽车在我国汽车行业中的比重因而逐渐提高。作为新能源汽车产业链中主要的部分，动力电池的性能也得到了提高。我国现阶段新能源汽车动力电池的研究主要集中在安全性能和使用寿命的提高，但对动力电池的回收环节却出现了严重的脱节。比如作为动力电池的锂离子电池不像传统的铅酸蓄电池、镍镉电池那样含有汞、镉、铅等毒害大、污染严重的重金属元素，但其正负极材料、电解质溶液等物质对环境还是有很大影响，而且正极材料中含有大量的金属元素，如镍、钴元素，分析表明：锂离子电池中含钴5％～20％、锂5％～7％、镍5％～10％，造成了一定量的资源浪费。因此，我国锂离子电池的回收迫在眉睫。

我国镍钴分离常用的萃取方法中主要是运用酸性萃取剂P204，P507，这类萃取剂表现为弱酸性，在煤油等极性溶剂中常常以二聚体的形式存在：

Mⁿ⁺+n(HA)₂＝MH_nA_2n+nH⁺ (1)

其中：Mⁿ⁺代表镍钴元素

从式(1)可以看出酸性萃取剂P204或P507与镍钴元素发生反应过程为阳离子交换过程，发生萃取反应萃取剂的氢离子与镍钴元素发生交换导致溶液的氢离子浓度增大，酸浸增强。

为了避免萃取过程中水溶液氢离子浓度的升高，目前工业中通常在萃取反应发生前采用氢氧化钠或氨水等碱性液体对酸性萃取剂P204、P507进行皂化处理，酸性萃取剂羟基中的氢离子被碱性阳离子取代，萃取反应发生时，碱性阳离子释放到水溶液中，因而水溶液中氢离子不会增加，但是采用NaOH作为皂化剂的成本较高且皂化的废水中盐含量超标，如果排放到土壤中会使得土地盐化程度加重，采用浓氨水处理成本相对较低，但是会造成废水中的氨氮含量增加，排放后会严重污染水体，使得治理成本大大增加。

为了解决在这种现象的发生，有的技术采用非皂化技术代替传统的皂化处理。专利CN1824814提出了一种采用酸性有机酸或有机酸酯类萃取剂中的一种或2-3种配合制的混合萃取剂，在氯化稀土或硝酸稀土溶液中萃取分离稀土元素，使用该方法萃取分离稀土时，有机萃取剂不需要皂化，萃取过程中不产生废水，可消除氨氮废水对水资源的污染，尽管该方法以复合萃取剂代替皂化处理的方法，但是萃取剂均为弱酸性的有机磷酸，该方法通过复合萃取剂的协同效应来提高萃取分离稀土的能力，但是会导致溶液酸度增强。所以在进行萃取分离稀土元素过程中复合萃取剂对溶液酸度影响依然较大。

发明内容

基于本领域存在的不足之处，本发明的目的是提供一种非皂化萃取分离镍钴的方法，协同萃取分离废旧锂电池正极材料中的镍钴的方法，但此方法不局限于废旧锂电池正极材料，还可用于其他含镍钴元素的废液。

实现本发明目的的技术方案为：

一种非皂化萃取分离镍钴的方法，包括操作：

含有镍钴的固体废弃物先经过高温焙烧，经酸浸形成酸浸液，然后协同萃取剂与稀释剂混合后与酸浸液进行反应，提取其中的钴，实现镍钴元素的分离。