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中天和自动化:详解废旧锂离子动力电池的回收技术,涨知识(七)

文章来源: 深圳市中天和自动化设备有限公司 人气:3300发表时间:2018-01-03 14:16:06

中天和自动化:详解废旧锂离子动力电池的回收技术,涨知识(七)

2.3.2 分离提纯过程

  分离提纯过程主要有化学沉淀法,溶剂萃取法,电化学法,目的在于对浸出液中的重金属离子(Co2+、Li+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Al3+)进行分离提纯回收。

  (1)化学沉淀法

  化学沉淀法是向浸出液中添加特定的沉淀剂[43],将浸出液中的金属离子沉淀出来,得到相应的金属化合物产品?;С恋矸ǖ暮诵氖强刂坪萌芤旱?pH,在不同的 pH 下,沉淀出相应的金属离子。常见的沉淀剂有氢氧化钠(NaOH)、高锰酸钾(KMnO4)、草酸铵((NH4)2C2O4)、丁二酮肟(C4H8N2O2)、碳酸钠(Na2CO3)等。

图 6  化学沉淀法回收浸出液中有价金属离子工艺流程

  图 6 化学沉淀法回收浸出液中有价金属离子工艺流程

  Wang [44] NaOH、KMnO4、Na2CO3 几种沉淀剂联合使用,沉淀回收浸出液中(Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+),后得到 Ni(OH)2、Co(OH)2、MnO2、Li2CO3 沉淀产品,Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+ 的回收率分别为 97.43%、96.94%、98.23%、96.97%,回收流程如图 6 所示。

  Nayl [28] NaOH Na2CO3 作为沉淀剂,通过调节浸出液的 pH 沉淀回收浸出液中的重金属离子。首先通过添加 NaOH 调节浸出液的 pH 7.5,加入 Na2CO3,沉 Mn2+,得到 MnCO3 沉淀;调节 pH 9.0,加入 Na2CO3,沉 Ni2+,得 NiCO3 沉淀;调节 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+ 的回收率分别为 97.8%、99.4%、99.6%、98.8%。虽然后得到的各个金属离子的回收率很高,但由于这些离子都能与 Na2CO3 反应并生成沉淀, 并且 NaOH 也会使其中的部分金属离子生成沉淀,利用 NaOH 调节 pH 然后利用 Na2CO3 作为沉淀剂会导致终得到的沉淀产品不纯。

  Li [45]采用沉淀法来回收废旧钴酸锂电池浸出液中的 Co2+,通过添加 NaOH 调节浸出液的 pH 4.5~6.0, Co2+ 的回收率为 99.3%,将 pH 调至 7 时,溶液中的 Fe3+、Cu2+、Al3+ 的回收率分被为 91.5%、92.7%、95.6%。

  化学沉淀法只需控制溶液的 pH, 加入特定的沉淀剂,易于实现工业化生产,回收率较高,成本较低。但由于浸出液含有多种金属离子,在沉淀过程中不可避免的会出现几种离子共同沉淀的情况,从而导致后得到的沉淀产品中含有杂质,纯度不高。

  (2)溶剂萃取法

  溶剂萃取法是目前常用的回收浸出液中有价金属离子的方法,即利用特定的有机溶剂与溶液中的有价金属离子(Ni2+、Co2+、 Mn2+)形成配合物,从而对金属离子进行分离回收。常用的萃取剂有(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-乙基己基磷酸单-2-乙基)己酯(P507)、三辛胺(TOA)、二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)。根据文献报道,将沉淀法与萃取法联合回收浸出液中的有价金属离子,充分发挥两种方法的优势,可以有效提高有价金属离子的回收率 [46]。

图 7  溶剂萃取法与沉淀法结合回收浸出液中有价金属离子工艺流程

  图 7 溶剂萃取法与沉淀法结合回收浸出液中有价金属离子工艺流程

  Kang [47]的研究表明,选用 0.4 mol/L Cyanex272 作为萃取剂,在 pH=6.0 时,Co/Li 以及 Co/Ni 的分离率可以达到 75% 以上,在 O/A=2 时,Co 的分离率可以达到 99.9%,后 Co2+ 的回收率为 92%。Jha[48]15% Cyanex272 作为萃取剂, 3% 的乙葵醇和煤油作为稀释剂,用来萃取回收浸出液的 Co2+,控制 O/A=1,萃取 5min,后 Co2+ 的回收率达到 99.99%。

  Suzuki [49] 建立了分级回收浸出液中重金属离子的方法,用来回收富含 Co2+、Cu2+、Li+、Al3+,使用 H2SO4NaOH 来调节 pH,在 pH=1.5~2.0 时,采用 Acorga M5640 来萃取 Cu2+;调节 pH=2.5~3.0,用 PC88A 来萃取 Al3+;调节 pH=5.5~6.0,采用 PC88A TOA 协同萃取 Co2+,后加入 Na2CO3 来沉淀溶液中的 Li+。得到各种重金属离子的回收率达到 98%以上。

  Chen [50] C4H8N2O2, (NH4)2C2O4, Na2CO3 为沉淀剂,以 D2EHPA 为萃取剂来回收浸出液中的 Ni2+,Co2+,Mn2+,Li+,Fe3+,回收流程如图 7 所示。后得到 Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+的回收率分别为 98.7%、98.2%、97.1%、81.0%。

  

此文关键词:锂离子动力电池

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