鎳酸鋰廢電池正極材料的浸出方法
【專利摘要】本發明介紹的鎳酸鋰廢電池正極材料的浸出方法是將從鎳酸鋰廢電池中分離出的并經焙燒預處理得到的正極材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并通入SO2進行浸出。
【專利說明】鎳酸鋰廢電池正極材料的浸出方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鎳酸鋰廢電池正極材料的一種浸出方法。
【背景技術】
[0002]鎳酸鋰電池是一類廣泛使用的電池，該電池使用報廢后將產生大量廢電池。由于這類電池含有大量重金屬，若棄入環境，將對環境產生很大的直接和潛在危害。鎳酸鋰廢電池正極材料主要含鎳、鋰、銅和鋁，其中鎳、鋰和銅三者的總含量大于60%，很具回收價值。目前從鎳酸鋰廢電池正極材料中回收鎳、鋰和銅的工藝主要有火法工藝和濕法工藝。火法工藝得到的產品為合金材料，很難獲得較純的鎳、鋰和銅。濕法工藝比較容易得到較純的鎳、鋰和銅。浸出是濕法工藝中必不可少的一個過程。目前鎳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、硝酸浸出法和混酸(硫酸加硝酸)浸出法。鹽酸浸出法，設備腐蝕大，酸霧產生量大而污染環境。硫酸浸出法消耗較昂貴的還原劑(如雙氧水等)，而且浸出速度較慢，酸耗高。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會產生大量氮氧化物，污染環境。所有的濕法工藝都存在如何經濟地提高浸出速度、提高金屬浸出率、降低酸耗和其它輔料消耗的問題。雖然硝酸加工業純氧浸出法和混酸加工業純氧浸出法較好地解決了上述問題，但浸出設備較復雜，而且廢電池浸出所需工業純氧量不大，廢電池處理企業就地生產工業純氧自用不經濟，工業純氧的儲存、運輸和使用比較麻煩。開發設備腐蝕小、浸出速度快、浸出率高、酸耗和其它輔料消耗低、使用方便、基本無環境污染的鎳酸鋰廢電池正極材料的浸出方法具有較大實用價值。
【發明內容】

[0003]針對目前鎳酸鋰廢電池正極材料浸出的問題，本發明的目的是尋找一種金屬浸出率高，浸出速度快，浸出率高，酸耗和其它輔料消耗低，使用方便，不用昂貴還原劑，基本無環境污染的鎳酸鋰廢電池正極材料的浸出方法，其特征在于將從鎳酸鋰廢電池中分離出的并經焙燒預處理得到的正極材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并通入SO2進行浸出，浸出結束后進行液固分離，得到所需浸出溶液。反應溫度為40°c~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L，浸出時間為Ih~3h，浸出過程進行攪拌，攪拌速度為30r/min~120r/min。硫酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量的101%~140%。浸出過程的壓力為0.05MPa~0.2MPa。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:在密閉和SO2存在的條件下，硫酸浸出經焙燒預處理后鎳酸鋰廢電池正極材料(材料中的鎳和鋰以鎳酸鋰形式存在，銅和鋁主要呈金屬氧化物形態)時，浸出過程發生如下主要 化學反應:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Al2O3 + 3H2S04 = 3A12 (SO4) 3 + 3H20
2LiNi02 + 2H2S04 + SO2 = 2NiS04 + Li2SO4 + 2H20
由于SO2的還原能力比現有浸出方法中普遍使用的雙氧水的還原能力強得多，而且不需要在強酸性環境下才能還原，這樣可以降低浸出過程的酸度，減少硫酸和還原劑的消耗，提高反應速度。SO2可以徹底破壞正極材料中高價氧化物的層狀結構，提高有價金屬的浸出率。
[0005]相對于現有方法，本發明的突出優點是采用SO2作還原劑浸出鎳酸鋰廢電池正極材料，反應速度快，反應酸度較低，硫酸和還原劑的消耗量小；正極材料中高價氧化物的層狀結構破壞徹底，可提高金屬浸出率；浸出液后續處理中不需要中和大量的酸，成本較低；浸出液后續處理中產生的廢棄物量少，較低了污染治理費用，具有明顯的經濟效益和環境效益。
[0006]具體實施方法
實施例1:將100g鎳酸鋰廢電池正極材料(含鎳54.3%，鋰5.5%、銅7.8%、鋁3.1%)加入容積為2L的不銹鋼反應釜中，加入1.5mol/L的硫酸1200ml，在40°C~50°C下攪拌(攪拌速度80r/min)通入SO2浸出2.5h，浸出壓力為0.05MPa，浸出結束后進行液固分離，得到1170ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳、鋰、銅、和鋁的浸出率分別為99.0%、98.7%、
98.2%、和98.5% (按進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鋰、銅、和鋁計算)。
[0007]實施例2:將500g鎳酸鋰廢電池正極材料(含鎳54.3%，鋰5.5%、銅7.8%、鋁3.1%)加入容積為5L的不銹鋼反應釜中，加入3.0mol/L的硫酸3300 ml，在60°C~70°C下攪拌(攪拌速度70r/min)通 入SO2浸出1.011，浸出壓力為0.15MPa，浸出結束后進行液固分離，得到3100 ml浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。鎳、鋰、銅和鋁的浸出率分別為99.7%,99.8%、
99.2%和99.1% (按進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中的鎳、鋰、銅和鋁計算)。
【權利要求】
1.一種鎳酸鋰廢電池正極材料的浸出方法，其特征是將從鎳酸鋰廢電池中分離出的并經焙燒預處理得到的正極材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并通入SO2進行浸出，浸出結束后進行液固分離，得到所需浸出溶液，反應溫度為40°C~80°C，浸出的硫酸初始濃度為lmol/L~4mol/L，浸出時間為Ih~3h，浸出過程進行攪拌，攪拌速度為30r/min~120r/min，硫酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論 消耗量的101%~140%，浸出過程的壓力為0.05MPa~0.2MPa。
【文檔編號】C22B21/00GK103757289SQ201310736465
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月29日 優先權日:2013年12月29日
【發明者】龍炳清, 陳建文, 鄧國海 申請人:四川師范大學