專利名稱：鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈷酸鋰廢電池正極材料的一種浸出方法。
背景技術(shù)：
鈷酸鋰電池是一類廣泛使用的電池，該電池使用報(bào)廢后將產(chǎn)生大量廢電池。由于 這類電池含有大量重金屬，若棄入環(huán)境，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大的直接和潛在危害。鈷酸鋰電池 正極材料主要含鈷、鋰、銅和鋁，其中鈷、鋰和銅三者的總含量大于60%，很具回收價(jià)值。目 前從鈷酸鋰廢電池正極材料中回收鎳、鈷的工藝主要有火法工藝和濕法工藝。火法工藝得 到的產(chǎn)品為合金材料，很難獲得較純的鈷、鋰和銅。濕法工藝比較容易得到較純的鈷、鋰和 銅。浸出是濕法工藝中必不可少的一個(gè)過程。目前鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法主要 有鹽酸浸出法、硫酸浸出法和硝酸浸出法。鹽酸浸出法，設(shè)備腐蝕大，酸霧產(chǎn)生量大而污染 環(huán)境。硫酸浸出法消耗較昂貴的氧化劑(如雙氧水等)。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且 會(huì)產(chǎn)生大量氮氧化物，污染環(huán)境。開發(fā)設(shè)備腐蝕小、成本低、基本無(wú)環(huán)境污染的鈷酸鋰廢電 池正極材料的浸出方法具有較大實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前鈷酸鋰廢電池正極材料浸出的問題，本發(fā)明的目的是尋找一種不用昂貴 氧化劑，基本無(wú)氮氧化物污染的鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法，其特征在于將從鈷酸 鋰廢電池中分離出的正極材料(包括通過人工或機(jī)械分離出的初級(jí)正極材料、初級(jí)正極材 料經(jīng)破碎和球磨或棒磨得到的正極粉體材料、初級(jí)正極材料或正極粉體材料經(jīng)焙燒等預(yù)處 理得到的較純凈的正極材料)放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并 將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進(jìn)行鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出，浸出結(jié)束后 進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液。浸出溫度為20 100°C，浸出壓力為0. 05 0. 5MPa, 浸出的硫酸初始濃度為1 5mol/L，硝酸初始濃度為5 20g/L，浸出時(shí)間為1 5小時(shí)， 浸出過程進(jìn)行攪拌，攪拌速度30 lOOr/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正極材料中全 部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101 200%。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鈷 酸鋰廢電池正極材料(材料中的鈷和鋰以鈷酸鋰形式存在，銅和鋁主要呈金屬形態(tài))時(shí)，金 屬銅生成硫酸銅的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)Cu+2HN03+H2S04 = CuS04+2N02+2H203Cu+2HN03+3H2S04 = 3CuS04+2N0+4H202N0+02 = 2N023N02+H20 = 2HN03+N0總反應(yīng)為2Cu+2H2S04+02 = 2CUS04+2H20在加壓工業(yè)純氧和硝酸存在的條件下，硫酸浸出鈷酸鋰廢電池正極材料時(shí)，金屬鋁生成硫酸鋁的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)2A1+6HN03+3H2S04 = Al2 (S04) 3+6N02+6H202A1+2HN03+3H2S04 = Al2 (S04) 3+2N0+4H202N0+02 = 2N023N02+H20 = 2HN03+N0總反應(yīng)為4Al+6H2S04+302 = 2A12 (S04) 3+6H20硫酸浸出鈷酸鋰廢電池正極材料時(shí)，鈷酸鋰發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)2LiCo02+4H2S04 = Co2 (S04) 3+Li2S04+4H20經(jīng)過上述一系列反應(yīng)，最終避免使用較昂貴的氧化劑，也基本不產(chǎn)生氮氧化物污 染，實(shí)現(xiàn)了工藝的清潔化。相對(duì)于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是不使用昂貴的氧化劑，基本避免了污染物 氮氧化物的產(chǎn)生，從而不需要氮氧化物的污染治理，省去了污染治理費(fèi)用，具有明顯的經(jīng)濟(jì) 效益和環(huán)境效益。具體實(shí)施方法實(shí)施例1 將100g鈷酸鋰廢電池正極材料(含鈷53.6%，鋰5.3%、銅8.2%、鋁 3.4% )加入容積為1L的襯鈦高壓釜中，加入3. 5mol/L的硫酸900ml，加入硝酸15g(以 HN03計(jì))，通入0. 2MPa的工業(yè)純氧，在50 60°C下攪拌(攪拌速度80r/min)浸出2. 5小 時(shí)，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到850ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。反應(yīng)尾氣約 0. 3L(折合成絕對(duì)壓力0. IMPa的體積)，氮氧化物濃度為2. 3mg/m3。鈷、鋰和銅的浸出率分 別為98. 和97. 8%和97. 5% (按進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鈷、鋰和銅計(jì)算)。實(shí)施例2 將400g鎳氫廢電池正極材料(含鈷53.6%，鋰5.3%、銅8.2%、鋁 3.4%)加入容積為5L的襯鈦高壓釜中，加入3. Omol/L的硫酸4. 5L，加入硝酸60g(以HN03 計(jì))，通入0. IMPa的工業(yè)純氧，在60 70°C下攪拌反應(yīng)3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行液固分離， 得到4. 3L浸出溶液(不包括浸出渣洗滌水)，反應(yīng)尾氣約1L (折合成絕對(duì)壓力0. IMPa的體 積)，氮氧化物濃度為2. 5mg/m3。鈷、鋰和銅的浸出率分別為98. 3%,98. 2%和97. 7% (按 進(jìn)入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鈷、鋰和銅計(jì)算)。
權(quán)利要求
一種鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法，其特征是將從鈷酸鋰廢電池中分離出的正極材料放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進(jìn)行鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出，浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，得到所需浸出溶液，浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始濃度為1～5mol/L，硝酸初始濃度為5～20g/L，浸出時(shí)間為1～5小時(shí)，浸出過程進(jìn)行攪拌，攪拌速度30～100r/min，硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101～200％。
全文摘要
本發(fā)明介紹的鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出方法是將從將從鈷酸鋰廢電池中分離出的正極材料放入耐壓并耐硫酸和硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硫酸和硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進(jìn)行鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出。浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硫酸初始濃度為1～5mol/L，硝酸初始濃度為5～20g/L，浸出時(shí)間為1～5小時(shí)，浸出過程進(jìn)行攪拌，攪拌速度30～100r/min。硫酸加入量為加入反應(yīng)容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101～200％。
文檔編號(hào)C22B3/06GK101928831SQ20091005970
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者刁劍, 魏濤, 龍怡, 龍炳清 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)