[发明专利]锂电池废料的回收利用方法及其应用

权利要求书

1.一种锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)、将放电后的锂电池废料粉碎后在还原性气体氛围下煅烧，得到处理料A；随后利用逆流洗涤法对处理料A进行多级逆流洗涤，得到富锂溶液和洗涤后渣料；所述洗涤后渣料为除锂后黑粉料；

(b)、利用酸碱调节法将步骤(a)富锂溶液中的铝元素沉淀得到氢氧化铝；滤液中通入空气或碳酸盐，得到粗制碳酸锂；

(c)、将步骤(a)除锂后黑粉料依次进行酸溶浸出和还原浸出，其中：

酸溶浸出在酸性溶液下进行，浸出液为分解液A；

还原浸出主要在pH为1.0-1.5的范围内，加入过氧化氢溶液进行，浸出液为分解液B；

所述分解液A和分解液B中钴镍锰金属离子总量相加为85-120g/L；

所述酸溶浸出的酸性溶液为摩尔浓度2～3mol/L的硫酸溶液；

所述酸溶浸出的固液比为1：3～5g/ml、温度为80～95℃、时间为2～3h；

所述还原浸出包括以下步骤：

将酸溶浸出后的滤渣以1：3～5g/ml的固液比加入pH 0.5～1.5的稀硫酸调浆，随后升温至50-70℃后加入质量浓度15～35％的过氧化氢溶液保温反应2～3h，反应过程中适当补稀酸溶液，保证pH值为1.0-1.5，过滤得到钴镍锰金属离子总量相加为85-120g/L的分解液B；

所述过氧化氢溶液与酸溶浸出后滤渣的固液比为1：3～12g/ml；

(d)、将分解液A和分解液B合并，得到合并液；随后采用萃取或沉淀的方法去除合并液中的铜和杂质离子；然后利用除钙镁沉淀剂将合并液中的钙镁离子进行沉淀，得到氟化钙镁混合沉淀和除钙镁后钴镍锰混合溶液；

(e)、将除钙镁后钴镍锰混合溶液浓缩至波美度45～52后热过滤，得到锰含量高的钴镍锰混合盐结晶；将热过滤后的滤液进行冷却结晶，得到钴、镍含量高的钴镍锰混合盐结晶。

2.根据权利要求1所述的锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(a)还原性气体氛围下煅烧的温度为400～700℃、时间为3～6h，通气量为4～20m³/h；

所述还原性气体为氢气或天然气；

所述处理料A的粒径为125～160μm。

3.根据权利要求1所述的锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(a)多级逆流洗涤的初始溶液为pH 6～9的硫酸溶液，经过多级逆流洗涤后硫酸溶液的终点浓度为pH 10～13；

所述多级逆流洗涤的固液比为1：3～8g/ml；

所述多级逆流洗涤后的富锂溶液中的锂离子浓度为20～30g/L。

4.根据权利要求1所述的锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(d)中去除合并液中铜离子的方法为：

首先利用螯合型铜萃取剂将合并液中的铜离子降低到0.5-1g/L，随后加入除铜剂在25～80℃下反应2～8h，得到富铜渣和除铜后溶液；

所述除铜剂包括钴粉、钴片、镍粉、镍片、锰粉和锰片中的一种或多种组合；

除铜后溶液中Cu的含量≤0.005g/L。

5.根据权利要求4所述的锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(d)中去除合并液中杂质离子的方法为：

利用P204萃取剂对除铜后溶液进行萃取，去除杂质离子；所述杂质离子包括Fe、Al、Cr、Cd、Pb和Zn；所述去除杂质离子的方法不考虑杂质Ca的浓度，仅保证Mn损失≤20％。

6.根据权利要求1所述的锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(d)中除钙、镁沉淀剂为氟含量0.3～0.5mol/L的可溶性氟化盐溶液；

所述可溶性氟化盐溶液包括氟化钴溶液、氟化镍溶液和氟化锰溶液中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的锂电池废料的回收利用方法，其特征在于，所述步骤(e)中热过滤的温度为100～120℃；

所述步骤(e)中冷却结晶的温度为35～40℃。

8.一种根据权利要求1～7任一项所述的锂电池废料的回收利用方法在报废锂电池回收处理中的应用。