[发明专利]去除锂电池正极浸出液中氟的方法

说明书

本发明公开了一种去除锂电池正极浸出液中氟的方法，包括将电池粉加酸和氧化剂进行浸出，所得浸出液经除杂后得到含氟溶液，向含氟溶液中加入丝钠铝石，同时加入硫酸，在一定温度下搅拌反应，固液分离得到除氟后液和滤渣，滤渣经洗涤得到粗制六氟铝酸钠。本发明将丝钠铝石用于废旧锂电池除氟，丝钠铝石的选择性好，不与溶液中镍、钴、锰、锂等反应，只与溶液中氟离子反应，从而达到了选择性除氟的目的，避免了溶液中镍钴锰锂金属的损失；从除氟反应方程式看，一摩尔的铝可以结合六摩尔的氟，除氟容量大，且除氟时消耗了溶液中钠离子，降低了溶液中钠离子的浓度，提高了硫酸镍钴锰溶液产品的质量。

技术领域

本发明属于废旧电池回收技术领域，具体涉及一种去除锂电池正极浸出液中氟的方法。

背景技术

锂电池由于能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、额定电压高、自放电率低等，在手机、笔记本电脑和新能源汽车等领域得到了广泛应用，并被誉为未来储能电池的发展方向。随着全球经济不断地发展，对锂电池的需求将会进一步增加，预计全球锂电池产量增速每年将保持在10％以上。然而锂电池是有使用寿命的，据统计，2020年全世界废弃的锂电池总量将超过250亿只，质量达到50万吨。因此对于废弃的锂电池回收处理也成为亟待要解决的问题。

由于锂电池本身含有电解液六氟磷酸锂，以及在浸出回收镍钴锰锂金属时会加入氟化钠除钙镁等杂质，所以废旧锂电池的浸出液中不可避免会引入氟。目前对于废旧锂电池浸出液除氟的工艺文献报道的较少，传统的工艺是先用萃取剂把废旧锂电池中的镍钴锰萃取出来，氟留在萃余液中，然后再将萃余液打入水处理车间除氟。但是该工艺也存在一系列问题：1)萃取时会有一部分氟进入到镍钴锰溶液中，造成后续合成的前驱体产品质量不过关；2)氟会对萃余液后续除油、COD造成一定的影响，导致废水不达标；3)氟的存在会对设备造成腐蚀，缩短设备使用寿命。针对上述存在的一些问题，有必要开发新的除氟工艺。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种去除锂电池正极浸出液中氟的方法。

根据本发明的一个方面，提出了一种去除锂电池正极浸出液中氟的方法，包括以下步骤：

S1：将电池粉加酸和氧化剂进行浸出，所得浸出液经除杂后得到含氟溶液；

S2：向所述含氟溶液中加入丝钠铝石，同时加入硫酸，在一定温度下搅拌反应，固液分离得到除氟后液和滤渣，所述滤渣经洗涤得到粗制六氟铝酸钠。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述氧化剂为双氧水。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述除杂包括加入氟化钠除钙镁的工序。进一步地，所述除杂还包括加入碳酸钠除铁铝的工序。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述丝钠铝石的制备如下：将铝粉与氢氧化钠溶液混合反应，过滤得到偏铝酸溶液，向所述偏铝酸溶液中通入二氧化碳气体，在一定温度下搅拌反应，直至溶液终点pH稳定在一定范围后，停止搅拌，将溶液陈化一段时间，过滤得到所述丝钠铝石。其中，过滤得到丝钠铝石需用纯水洗涤2-3次，然后在80-120℃下干燥4-6h。优选的，所述铝粉与氢氧化钠溶液反应的温度为50-80℃，反应的时间为30-60min；溶液终点pH控制在5.0-7.0；陈化的时间为2-5h。丝钠铝石的制备反应式为：2Al+2NaOH+2H₂O＝2NaAlO₂+3H₂↑、NaAlO₂+CO₂+H₂O＝NaAlCO₃(OH)₂↓。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述铝粉为废旧锂电池经放电、拆解、破碎、分选和筛分后得到铝渣，铝渣再经细破，过100目筛，得到的铝渣粉。丝钠铝石的制备原料采用废旧锂电池拆解得到的铝渣，不仅除氟效果好，而且大大降低了除氟成本。