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?；鸱üに嚨玫降漠a(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is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用價值。

發(fā)明內(nèi)容
針對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 找一種硝酸消耗量低，基本無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(包括通過人工或機械分離出的初級正極材料、初級正極材料經(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)放入耐壓和耐硝酸腐蝕的容器 中，然后密封容器，并將硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進行鈷酸鋰 廢電池正極材料的浸出，浸出結(jié)束后進行液固分離，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，浸出的硝 酸初始濃度為1 6mol/L，浸出時間為1 4小時，浸出過程進行攪 拌，攪拌速度30 100r/min。硝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硝酸理論消耗量的101 130%。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在加壓工業(yè)純氧存在的條件下硝酸 浸出了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，金屬銅生成硝酸銅的過程發(fā)生如下化學(xué) 反應(yīng)
Cu + 4跳=Cu(N0:i)2 + 2N02 + 2H20 3Cu + 8跳=3Cu(HN03)2 + 2N0 + 4H20 2N0 + 02 = 2N02 3N02 + H20 =2HN03 + NO
總反應(yīng)為-
2Cu + 4HN03 + 02 = 2Cu(N03)2 + 2H20 在加壓工業(yè)純氧存在的條件下硝酸浸出了鈷酸鋰廢電池正極材 料時，金屬鋁生成硝酸鋁的過程發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
Al + 4HN03 二 A1(N0:!)3 + NO + 2ri202N0 + 02 = 2N02
3N02 + H20 =2HN0:i + NO ' 總反應(yīng)為
4A1 + 12跳+ 302 = 4A1(N03)3 + 6H20 硝酸浸出鈷酸鋰廢電池正極材料時，鈷酸鋰發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
LiCo02 + 4HN03 = Co(N03)3 + LiN03 + 2H20 經(jīng)過上述一系列反應(yīng)，最終提高了硝酸的利用率，基本避免了氮 氧化物污染物的產(chǎn)生，實現(xiàn)了工藝的清潔化。
相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點是可大大降低硝酸耗量，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， 省去了污染治理費用，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。 具體實施方法
實施例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2L的不銹鋼高壓釜中，加入3. Omol/L 的硝酸1800ml，通入0.2MPa的工業(yè)純氧，在40 5(TC下攪拌(攪拌 速度80r/min)浸出2. 5小時，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到1750ml 浸出溶液(不含浸出渣洗滌水)。反應(yīng)尾氣約600ml (折合成絕對壓 力O. lMPa的體積)，氮氧化物濃度為7. 3mg/m3。鈷、鋰和銅的浸出率 分別為98.3%和98.5%和97.9% (按進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中 的鈷、鋰和銅計算)。
實施例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10L的不銹鋼高壓釜中，加入2. 5mol/L的硝酸8.5L，通入O. lMPa的工業(yè)純氧，在50 6(TC下攪拌(攪拌速 度80r/min)浸出3小時，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到8. 4L浸 出溶液(不含浸出渣洗滌水)，反應(yīng)尾氣約3.2L (折合成絕對壓力 0. lMPa的體積)，氮氧化物濃度為6.7 mg/m3。鈷、鋰和銅的浸出率 分別為98. 1%和98.2%和97.6% (按進入浸出溶液和浸出渣洗滌液中 的鈷、鋰和銅計算)。
權(quán)利要求
1、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和耐硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進行鈷酸鋰廢電池正極材料的浸出，浸出結(jié)束后進行液固分離，得到所需浸出溶液，浸出溫度為20～100℃，浸出壓力為0.05～0.5MPa，浸出的硝酸初始濃度為1～6mol/L，浸出時間為1～4小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度30～100r/min，硝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硝酸理論消耗量的101～130％。
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鈷酸鋰廢電池中分離出的正極材料放入耐壓和耐硝酸腐蝕的容器中，然后密封容器，并將硝酸泵入該容器，通入工業(yè)純氧進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，浸出的硝酸初始濃度為1～6mol/L，浸出時間為1～4小時，浸出過程進行攪拌，攪拌速度30～100r/min。硝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硝酸理論消耗量的101～130％。
文檔編號C22B7/00GK101586189SQ20091005969
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者劍 刁, 濤 魏, 怡 龍, 龍炳清 申請人:四川師范大學(xué)