[发明专利]一种废锂离子电池黑粉中锂的选择性浸出及回收方法

说明书

本发明提供了一种从废锂离子电池黑粉中选择性浸出及回收锂的方法，所述浸出方法为：将废锂离子电池黑粉与浓硫酸均匀混合后进行高温焙烧反应。得到的焙烧产物经水浸、固液分离后得到含锂浸出液和滤渣。向含锂浸出液中加入过量饱和Nasubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;溶液，沉淀得到Lisubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;，实现了废锂离子电池黑粉中锂的选择性提取。金属氧化物经浸出纯化后可用于制备正极材料前驱体。基于此浸出方法，本发明提供了一种废锂离子电池黑粉中锂的选择性回收方法。所述方法避免了现有技术对浸出液复杂的分离提纯步骤，具有流程短、锂的浸出率高、浸出时间短、成本低、无二次污染等优点，实现了废锂离子电池黑粉中锂的选择性回收和负极石墨的闭环循环利用。

技术领域

本发明涉及一种选择性浸出及回收方法，具体涉及一种在一种或两种及以上正极材料中含有镍、钴或锰等的废锂离子电池黑粉中锂的选择性浸出及回收方法。

背景技术

随着新能源汽车使用量爆发式的增长，动力电池的使用量越来越大，大量的锂离子电池需要进行回收处理。通过对废锂离子电池的拆解，可以得到相应的产品：金属外壳、铝箔片、铜箔片以及塑料隔膜等，对它们进行分类回收将有利于资源的再生循环。此外，随着矿物资源的开采使用，我们逐渐面临稀缺金属资源短缺和重金属环境污染的困境，其中废锂离子电池的不规范处理，不仅造成重大的环境污染，还造成了大量稀缺金属的流失。而废锂离子电池是典型的“城市矿产”，其中含有的钴和锂属于战略金属，因此回收处理废锂离子电池具有经济和社会环保双重效益。

目前对废锂离子电池的回收，主要有湿法冶金、火法冶金、机械化学法和生物冶金等技术。湿法回收工艺通常是利用无机酸和还原剂将黑粉中的有价金属浸出，然后从溶液中回收。该方法简单，但需要处理大量酸性废水，且还原剂成本高。火法工艺主要是通过高温焙烧的方法将高价态的金属还原成低价态金属，然后通过水或其他溶剂浸出，获得相应的金属盐溶液，该方法一般需要较高的焙烧温度，能耗较高。机械化学法是通过球磨等物理手段对原料进行活化，然后再通过浸出获得有价金属的溶液，该方法对设备的要求较高，造成的噪音污染也不容忽视。生物冶金虽然绿色环保，但不利于工业化大规模使用。

现有技术将火法与湿法冶金工艺相结合，利用火法冶金工艺适应性强的特点，缩短并简化操作流程，选择合理的还原剂和还原温度，同时采用湿法冶金选择性好的优点，实现有价金属的分离和纯化。如中国专利CN106129511B将简单破碎的整电池与碳还原剂混合，进行还原焙烧处理，焙烧产物采用CO₂碳化水浸，得到碳酸氢锂水溶液，用于制备碳酸锂产品；水浸渣采用氧化酸浸或氧化氨浸浸出其中的钴、镍、锰等有价金属，经萃取、净化后制取相应的化合物产品。该方法有效的解决了传统工艺净化分离工序复杂、锂的回收困难等问题，实现了锂的选择性浸出。但是该方法的原料为简单破碎的整电池，里面含有大量铁、铝、铜等杂质元素，在后续钴、镍、锰有价金属的提取上仍然需要萃取、净化。且该方法采用烟煤、褐煤等碳质还原剂，容易引入新的杂质。

中国专利CN112079369A向废锂离子电池黑粉、碳质还原剂中加入氯化剂，混匀后无氧焙烧，得到的焙砂主要成分为LiCl、MnCl₂等。水浸过滤，往滤液中加入H₂SO₄，过滤得到CaSO₄和滤液。然后往滤液中加入NaOH，过滤得到Mn(OH)₂和滤液。再往滤液中加入Na₂CO₃，过滤得到电池级碳酸锂。该方法实现了优先提锂，及协同回收锰元素。但是该方法选用氯化剂进行焙烧，导致后续水浸过程仍然需要进行锂、锰元素的分离。