廢鋰電池資源化技術(shù)及污染控制研究.pdf

1、鈷酸鋰電池廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品，是日常生活中必不可少的移動(dòng)電源，但是鋰電池的大量使用使其廢棄量也在急劇增長，廢鋰電池中含有鈷、鋰、鋁、銅、鐵等有價(jià)值的可回收金屬，同時(shí)鋰電池中還含有電解質(zhì)、有機(jī)粘結(jié)劑等有毒成分，鋰電池的大量報(bào)廢不僅造成資源浪費(fèi)，還造成許多環(huán)境問題，因此，廢鋰電池的資源再生正成為亟需處理和關(guān)注的問題;在廢鋰電池資源再生過程中，課題組不僅關(guān)注鈷、鋰的回收，同時(shí)需要降低工藝能耗，提高清潔生產(chǎn)水平，對污染物減量化進(jìn)行研究，以達(dá)

2、到廢鋰電池回收經(jīng)濟(jì)效益最大化和污染物排放最小化。
　　本文通過建立廢鋰電池再生資源化技術(shù)體系，對廢鋰電池進(jìn)行資源化處理:首先將廢鋰電池進(jìn)行放電處理之后，對其進(jìn)行手工拆解獲取電池正極，采用有機(jī)溶劑NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)溶解有機(jī)粘結(jié)劑PVDF使正極上的活性材料LiCoO2與鋁箔分離，得到含活性物質(zhì)LiCoO2的黑色粉末，再用H2SO4+H2O2酸體系對LiCoO2粉末進(jìn)行酸浸出，使用萃取劑P204對浸提液中Co2+、Li+進(jìn)

3、行萃取除雜，得到富Co2+、Li+的萃余液，再用萃取劑P507對Co2+、Li+進(jìn)行萃取分離，Co2+進(jìn)入有機(jī)相，Li+進(jìn)入水相，最后使用HCl反萃Co2+，得到較純CoCl2，用飽和Na2CO3沉淀Li+，得到沉淀Li2CO3，從而達(dá)到回收Co、Li的目的。廢鋰電池資源再生過程中的主要工藝包括:廢鋰電池預(yù)處理工藝，H2SO4+H2O2酸浸工藝，有機(jī)溶劑萃取分離工藝，HCl反萃工藝。經(jīng)預(yù)處理實(shí)驗(yàn)得出:飽和食鹽水可對廢鋰電池進(jìn)行放電完全;

4、有機(jī)溶劑NMP能使正極活性物質(zhì)LiCoO2與鋁箔分離，最佳固液比為1∶4。H2SO4+H2O2酸體系對含LiCoO2黑色粉末酸浸實(shí)驗(yàn)得出:硫酸濃度、浸提液溫度、反應(yīng)時(shí)間、液固比是影響Co2+、Li+浸出的重要因素，最優(yōu)浸提Co2+、Li+條件為:硫酸濃度2mol/L、浸提液溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間1h、固液比1∶15，最優(yōu)條件下鈷、鋰的浸出率均達(dá)到99％。P204萃取Co2+、Li+實(shí)驗(yàn)得出:影響P204萃取的主要因素有萃取pH，相比。P2

5、04最優(yōu)萃取除雜條件為:pH=2.58，相比為1∶1，此時(shí)P204萃取鈷、鋰的萃取率達(dá)到95％以上，雜質(zhì)離子基本去除，錳、鎂、鋅的去除率均達(dá)到80％以上;P507萃取分離鈷、鋰實(shí)驗(yàn)得出:萃取pH，相比是影響P507萃取分離鈷、鋰的主要因素，最優(yōu)萃取分離條件為:pH=5.46，相比為1∶1，此時(shí)P507對鈷的萃取率能達(dá)到98％。富鈷有機(jī)相采用HCl反萃，得到CoCl2溶液，其最優(yōu)反萃HCl濃度為3mol/L，鈷的反萃率達(dá)到98％;富鋰水相

6、采用飽和碳酸鈉進(jìn)行沉淀回收鋰，沉淀率在95％以上。針對廢鋰電池再生污染物，利用NaOH溶液吸收拆解過程中揮發(fā)的電解液從而對其進(jìn)行無害化處理;計(jì)算H2SO4+H2O2酸體系下不同硫酸濃度浸出鈷、鋰條件下的酸消耗與剩余酸，控制合適酸量;分析錳、鎂、鋅三種金屬在H2SO4+H2O2酸體系中的浸出率及萃取劑P204對錳、鎂、鋅的去除。酸消耗量和剩余量實(shí)驗(yàn)得出最優(yōu)浸提Co2+、Li+條件下，100ml實(shí)驗(yàn)樣品合適酸用量為:17.5ml，剩余酸量為