废旧三元锂离子电池浸出及纯化技术研究进展

三元锂离子电池具有能量密度高、安全性好以及成本低等特点,因此在电动工具、移动电源以及新能源汽车领域得到广泛应用,其正极材料中含有丰富的有价金属(钴、镍、锰、锂等),具有很高的回收价值,浸出和纯化是正极金属回收过程中关键技术。文章总结了目前含镍钴锰的废旧三元锂离子电池正极金属的浸出和纯化技术,从浸出试剂及浸出条件角度分析了酸浸法和氨浸法等浸出方法对废旧三元锂离子电池正极金属的浸出效果,论述了正极活性物质中钴、镍、锰、锂4种金属分离纯化(选择性沉淀、萃取等)和合成纯化(共沉淀、固相反应以及溶胶凝胶法)从纯化成本、产物纯度以及工艺复杂度等角度分析不同纯化方法的优缺点,并为废旧三元锂离子电池的无害化和资源化技术发展提供建议。     

废旧手机电池中钴和锂的回收及再利用研究

废旧手机电池进行人工拆解后,将正极浸入N-甲基吡咯烷酮(NMP)中,使正极活性物质与铝箔分离.再利用酸浸-碱出方法回收正极活性物质中的钴和锂.确定最佳工艺参数为:0.8 molg·L-1的硫酸溶液,反应温度50℃,固液比1∶20g· L-1,水浴加热60 min.用饱和Na2CO3溶液沉淀锂得到Li2CO3,NaOH溶液将钴沉淀,400℃煅烧3h得到Co3 O4.按化学计量比将Co3O4与Li2CO3混合,预处理后700℃煅烧7h得到LiCoO2粉末.对再生的LiCoO2进行了结构和形貌测试,表明再生后生成了颗粒均匀、结晶度较好的LiCoO2.     

废弃PVC辅助氯化焙烧高效回收废旧锂离子电池正极材料

采用废弃PVC作为氯化剂,通过氯化焙烧与低温水浸复合,有效提高了废弃锂离子电池正极材料LiCoO₂中钴和锂的浸出效率。系统研究了焙烧温度、氯化剂与正极材料LiCoO₂物料比、焙烧时间等参数对钴和锂浸出率的影响规律和作用机制。研究结果表明:在焙烧温度500℃、物料比5∶1、焙烧时间120 min条件下,再经60℃水浸后,钴的浸出率达到95%以上,锂的浸出率高达99%。同时采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征焙烧前后材料的晶体结构和表面形貌以及元素化合价变化,阐明了氯化焙烧LiCoO₂过程中钴和锂的物相间转化机制与动力学机理。与传统的湿法、火法和生物冶金相比,该废旧锂离子电池正极材料回收技术拥有更低的能源强度和更好的工业应用前景。     

柠檬酸浸出废弃电池材料中镍钴锰金属的研究

随着锂离子电池使用领域和范围越来越广泛,其产销量日益增长,由此产生的废旧锂离子电池的回收处理问题也日趋严重.如何提高废旧电池中锂镍钴锰等有价金属的回收效率,以及在回收过程中减少对环境造成的二次污染,是目前环境科研者研究的热点问题.以柠檬酸为浸出酸,研究了废弃锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂在柠檬酸溶液中浸出效果,比较不同反应时间、反应温度、柠檬酸浓度、固液比以及添加双氧水和硫代硫酸钠对镍钴锰浸出效率的影响.结果表明延长反应时间、提高反应温度和柠檬酸浓度有利于有价金属的浸出,双氧水和硫代硫酸钠的添加对镍钴锰的浸出有显著促进作用.     

专利资讯

专利名称：从废锂电池中回收硫酸锂和氢氧化钴的方法 到目前全国手机用户已经超过2亿,其中使用锂电池的手机约占三分之二,如果按每个锂电池重为50g,按每部手机每年更换一次电池,每年就会产生666．7t／a电池垃圾,再加上其他电器的使用,全国所产生的废锂电池垃圾超过1000t／a,这些电池垃圾中含有碱、钴酸锂等物质。     

废旧锂离子二次电池回收有价金属工艺研究

本文对从废旧锂离子二次电池中回收有价金属的工艺进行了研究。采用解体分选出塑料外壳、铜铁连接件、石墨负极和正极；采用碱浸－酸溶－净化－沉钴工艺回收政极废料中的铝和钴。LiCoO2在硫酸、双氧水体系中的分解反应为：2LiCoO2 3H2SO4 H2O2→Li2SO4 2CoSO4 4H2O O2↑。用硫酸中和碱浸液中的铝，制取化学纯氢氧化铝，回收率为94．89％；以草酸钴的形式回收钴，产品达到Q／GGHO1－89标准，直收率94．23％。     

废旧锂电池中有价金属的回收技术研究

锂电池以其优异的性能得到了广泛的应用,其废弃量也在逐步增加.如果不对其进行有效的处理回收,不仅给环境保护带来巨大的压力,而且也会造成钴、锂、镍和锰等有价金属的极大浪费.综述了国内外对废旧锂电池回收技术的研究现状,比较了不同回收途径的优缺点,讨论了回收技术的发展方向,着重介绍了共沉淀法在废旧锂电池有价金属回收中的应用.此外,随着锂离子电池生产技术的发展,新的电极材料将会出现并取代过渡金属氧化物,同时也需要相应的电解液与之匹配,这将向废旧锂电池回收技术提出了新的要求.     

专利资讯

废旧碱性锌锰电池正极材料再生方法;废旧锂离子电池正极材料钻酸锂活化工艺;一种用于废旧电池关键材料回收再生的方法;利用废旧锌锰电池制取复合微量元素肥料的方法;一种利用生物淋滤技术直接溶出废旧电池中金属离子的方法。     

酸浸法回收电镀污泥中铜镍

为了将鄂州某表面处理工业园电镀污泥中的有价重金属铜、镍资源化并回收利用同时降低该电镀污泥危害性,采用硫酸对该电镀污泥进行浸出试验,并通过单因素条件实验分别考察固液比、浸出剂硫酸浓度、浸出反应时搅拌速率、浸出反应时间、浸出反应的温度对该电镀污泥铜、镍浸出效率的影响,从而通过对比得出最佳的浸出工艺条件:酸浸反应体系中固液比为1∶10、浸出剂硫酸体积分数为30%、浸出反应时搅拌速度为700 r/min、浸出反应时间为40 min、浸出反应温度为25℃;电镀污泥中铜、镍的浸出率分别为97.18%、96.02%。     

废旧锂电池的回收与再利用研究

目前废旧电池污染对人类健康及环境造成的危害越来越受到人们的关注.结合目前国内废旧锂电池回收概况及区域废旧锂电池回收的实地调研情况,了解废旧锂电池的回收再利用现状及人们对废旧锂电池的认识,分析锂电池的再利用价值.同时,结合电池品种羔异的特性,设计出针对性强、可行性高的废弃锂池回收体系;通过分析锂电池工作的基本工作原理、使用特性及电池材料组成成分,提出一些延长锂电池使用寿命、增加使用周期的方法.     

复合淋洗剂土柱淋洗法修复Cd、Pb污染土壤

选取三氯化铁和有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸)复合淋洗,采用土柱淋洗的方法对Cd、Pb污染土壤进行淋洗实验,研究了复合淋洗剂浓度配比、淋洗剂用量和淋洗次数对重金属去除效果的影响,并测定了土壤淋洗前后Cd、Pb形态的变化。结果表明:三氯化铁浓度为10 mmol/L,有机酸浓度为20 mmol/L时,淋洗率Cd为72.15%,Pb为30.26%,与使用单一淋洗剂相比均有大幅提升。复合淋洗剂能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显;Cd比Pb容易去除是由于污染土壤中Cd的存在形态主要是可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态,而Pb的存在形态主要是有机结合态和残渣态。淋洗后土壤中Cd和Pb均达到土壤环境质量标准。     

废印刷线路板中贵金属金的浸取研究

采用盐酸和氯酸钠作为反应试剂,从印刷电路板废料中回收金。考察了盐酸浓度、氯酸钠用量、固液比、浸取时间条件对反应的影响。实验结果表明:酸度过高或过低对金的收率都不利;对于5g废料、以固液比1:8,4g氯酸钠,3mol/L盐酸,搅拌1h进行反应,金的回收率可达90%以上。所用试剂廉价易得,设备简单,操作方便:反应过程中无有害物产生,实现了贵重资源的再生利用。     

不同类型有机酸-磷矿粉复合物对土法炼锌废渣中重金属的固定作用

为分析利用不同类型有机酸活化低品位磷矿粉形成的"有机酸-磷矿粉复合物"对铅锌冶炼废渣中重金属的固定作用,以黔西北历史遗留土法炼锌废渣为对象,研究3种类型有机酸(草酸、酒石酸及柠檬酸)活化低品位磷矿粉对土法炼锌废渣中4种主要重金属(Pd、Cd、Cu、Zn)的固定效果。结果表明:不同类型有机酸作用下土法炼锌废渣中重金属的释放存在明显差异,3种有机酸对铅锌废渣中4种重金属的活化能力表现为酒石酸柠檬酸草酸。草酸、酒石酸和柠檬酸浓度分别在0. 8、0. 8、0. 4 mol/L时对低品位磷矿粉中磷素的活化能力最强,但各有机酸-磷矿粉复合物在有机酸浓度分别为1. 2、0. 8、0. 4 mol/L时对铅锌废渣中各重金属的固定效果最好,其中,草酸-磷矿粉复合物对4种重金属的降低率为90. 67%、99. 64%、13. 63%、5. 99%,酒石酸-磷矿粉复合物对4种铅锌废渣中重金属的降低率为91. 72%、44. 2%、34. 37%、7. 51%,柠檬酸-磷矿粉复合物对4种重金属的降低率为60. 39%、8. 15%、5. 03%、-6. 12%,综合来看,浓度为1. 2 mol/L的草酸-磷矿粉复合物可更好地固定铅锌冶炼废渣中的重金属。     

放射性核素钍污染土壤有机酸化学淋洗工艺

选用草酸、柠檬酸和酒石酸对不同粒径典型放射性钍污染土壤进行淋洗试验,考察淋洗后淋洗液各指标参数变化,以土壤可提取形态分析淋洗后流动性和稳定性的变化,结合淋洗动力学和XRD手段来表征土壤修复机理及土壤晶相破坏程度.结果表明：草酸、柠檬酸和酒石酸振荡淋洗最优参数为0.5mol/L条件下振荡8h,淋洗效果依次为：草酸>柠檬酸>酒石酸>苹果酸>乙酸.达到修复目的前提下,淋洗后土壤整体晶相破坏程度较小,二氧化硅衍射峰明显增强,各土样中残渣态的占比提高19.39%~27.20%、0.63%~8.45%,流动性降低6.81%~11.33%,稳定性得到增强,为放射性污染土壤化学淋洗修复提供参考.     

干湿法结合工艺回收废弃SCR脱硝催化剂中的钛、钒和钨

利用干湿法结合工艺实现废弃SCR脱硝催化剂中Ti、V和W元素的高效分离和浸出,提出成套废弃SCR脱硝催化剂中Ti、V和W的回收技术。以废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,优选Ti、V和W元素最佳浸出工况,研究硫酸溶解法回收TiO₂和有机萃取法回收V₂O₅和WO₃的回收率与纯度。结果表明:酸浸还原浸钒最优工艺条件为温度140℃,液固比30∶1;钠化焙烧浸钨最优工艺条件为煅烧温度750℃,反应物与Na₂CO₃配比（质量比）为1∶1.5,在以上条件下V、W浸出率分别达到97.6%、93.6%。利用硫酸溶解法回收得到的TiO₂产物主要以锐钛矿晶型存在形式,在最佳焙烧温度750℃下,TiO₂回收率达到97.17%,纯度为95.35%。利用有机萃取法回收得到的V₂O₅和WO₃产物的回收率和纯度分别为72.47%、75.43%和93.25%、78.26%。     

用盐酸/正丁胺/硫酸铜法浸出废线路板中的铜

采用盐酸-正丁胺-硫酸铜混合体系,以铜为目标模拟物,通过改变盐酸浓度、正丁胺浓度、硫酸铜质量、温度等条件,建立并优化了废旧线路板中铜的浸出方法.结果表明,在盐酸浓度为1.75 mol/L、正丁胺浓度为0.25 mol/L、硫酸铜质量为0.96 g、温度为50℃的条件下,8 h后0.25 g铜可以完全被浸出.在此条件下,9 h后1 g废旧线路板样品中铜的浸出率可以达到95.31%.该体系对铜有较好的浸取效果,有反应条件温和、浸出液可以再利用等优点.     

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.      

阴离子膜矿浆电解回收干电池正极材料中的锰

研究了硫酸介质中阴离子膜矿浆电解回收废旧干电池正极材料中锰的工艺条件。实验结果表明,阴极室浸出锰离子的较佳条件为:电流密度150A/m2,酸度1.0mol/L,液固比8∶1,温度20℃。在此条件下恒电流电解90min,锰的回收率为25.77%,阴极表观电流效率为101.1%。经反应机理分析得出,在浸出前1h,反应的控制步骤为混合控制,1h后为化学反应控制,活化能为52.85kJ/mol。采用该法可实现资源的循环利用,具有环境和经济效益。