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中天和自動化:詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術,漲知識(七)

文章來源: 深圳市中天和自動化設備有限公司 人氣:2980發表時間:2018-01-03 14:16:06

中天和自動化:詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術,漲知識(七)

2.3.2 分離提純過程

  分離提純過程主要有化學沉淀法,溶劑萃取法,電化學法,目的在于對浸出液中的重金屬離子(Co2+、Li+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Al3+)進行分離提純回收。

  (1)化學沉淀法

  化學沉淀法是向浸出液中添加特定的沉淀劑[43],將浸出液中的金屬離子沉淀出來,得到相應的金屬化合物產品?;瘜W沉淀法的核心是控制好溶液的 pH,在不同的 pH 下,沉淀出相應的金屬離子。常見的沉淀劑有氫氧化鈉(NaOH)、高錳酸鉀(KMnO4)、草酸銨((NH4)2C2O4)、丁二酮肟(C4H8N2O2)、碳酸鈉(Na2CO3)等。

圖 6  化學沉淀法回收浸出液中有價金屬離子工藝流程

  圖 6 化學沉淀法回收浸出液中有價金屬離子工藝流程

  Wang [44] NaOH、KMnO4、Na2CO3 幾種沉淀劑聯合使用,沉淀回收浸出液中(Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+),后得到 Ni(OH)2、Co(OH)2、MnO2、Li2CO3 沉淀產品,Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+ 的回收率分別為 97.43%、96.94%、98.23%、96.97%,回收流程如圖 6 所示。

  Nayl [28] NaOH Na2CO3 作為沉淀劑,通過調節浸出液的 pH 沉淀回收浸出液中的重金屬離子。首先通過添加 NaOH 調節浸出液的 pH 7.5,加入 Na2CO3,沉 Mn2+,得到 MnCO3 沉淀;調節 pH 9.0,加入 Na2CO3,沉 Ni2+,得 NiCO3 沉淀;調節 pH 11~12,沉 Co2+,得到 Co(OH)2,后加入 Na2CO3,沉 Li+,得到 Li2CO3 沉淀。Mn2+、 Ni2+、Co2+、Li+ 的回收率分別為 97.8%、99.4%、99.6%、98.8%。雖然后得到的各個金屬離子的回收率很高,但由于這些離子都能與 Na2CO3 反應并生成沉淀, 并且 NaOH 也會使其中的部分金屬離子生成沉淀,利用 NaOH 調節 pH 然后利用 Na2CO3 作為沉淀劑會導致終得到的沉淀產品不純。

  Li [45]采用沉淀法來回收廢舊鈷酸鋰電池浸出液中的 Co2+,通過添加 NaOH 調節浸出液的 pH 4.5~6.0, Co2+ 的回收率為 99.3%,將 pH 調至 7 時,溶液中的 Fe3+、Cu2+、Al3+ 的回收率分被為 91.5%、92.7%、95.6%。

  化學沉淀法只需控制溶液的 pH, 加入特定的沉淀劑,易于實現工業化生產,回收率較高,成本較低。但由于浸出液含有多種金屬離子,在沉淀過程中不可避免的會出現幾種離子共同沉淀的情況,從而導致后得到的沉淀產品中含有雜質,純度不高。

  (2)溶劑萃取法

  溶劑萃取法是目前常用的回收浸出液中有價金屬離子的方法,即利用特定的有機溶劑與溶液中的有價金屬離子(Ni2+、Co2+、 Mn2+)形成配合物,從而對金屬離子進行分離回收。常用的萃取劑有(2,4,4-三甲基戊基) 膦酸(Cyanex272)、(2-乙基己基膦酸--2-乙基己基)(PC88A)、(2-乙基己基磷酸單-2-乙基)己酯(P507)、三辛胺(TOA)、二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)。根據文獻報道,將沉淀法與萃取法聯合回收浸出液中的有價金屬離子,充分發揮兩種方法的優勢,可以有效提高有價金屬離子的回收率 [46]。

圖 7  溶劑萃取法與沉淀法結合回收浸出液中有價金屬離子工藝流程

  圖 7 溶劑萃取法與沉淀法結合回收浸出液中有價金屬離子工藝流程

  Kang [47]的研究表明,選用 0.4 mol/L Cyanex272 作為萃取劑,在 pH=6.0 時,Co/Li 以及 Co/Ni 的分離率可以達到 75% 以上,在 O/A=2 時,Co 的分離率可以達到 99.9%,后 Co2+ 的回收率為 92%。Jha[48]15% Cyanex272 作為萃取劑, 3% 的乙葵醇和煤油作為稀釋劑,用來萃取回收浸出液的 Co2+,控制 O/A=1,萃取 5min,后 Co2+ 的回收率達到 99.99%。

  Suzuki [49] 建立了分級回收浸出液中重金屬離子的方法,用來回收富含 Co2+、Cu2+、Li+、Al3+,使用 H2SO4NaOH 來調節 pH,在 pH=1.5~2.0 時,采用 Acorga M5640 來萃取 Cu2+;調節 pH=2.5~3.0,用 PC88A 來萃取 Al3+;調節 pH=5.5~6.0,采用 PC88A TOA 協同萃取 Co2+,后加入 Na2CO3 來沉淀溶液中的 Li+。得到各種重金屬離子的回收率達到 98%以上。

  Chen [50] C4H8N2O2, (NH4)2C2O4, Na2CO3 為沉淀劑,以 D2EHPA 為萃取劑來回收浸出液中的 Ni2+,Co2+,Mn2+,Li+,Fe3+,回收流程如圖 7 所示。后得到 Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+的回收率分別為 98.7%、98.2%、97.1%、81.0%。

  

此文關鍵詞:鋰離子動力電池

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