采用高温焙烧 — 硫酸浸出工艺从废电池材料中提取钴

高温焙烧-硫酸浸出工艺从废旧电池材料中提取钴欧阳世宝，李强，陈若奎，陈松，阮丁山，方柏林（湖南邦普再生资源科技有限公司，湖南长沙）摘要：研究了电池粉在不同气氛下经焙烧预处理后硫酸浸出钴的情况。考察了焙烧气氛、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间及液固质量比对钴浸出率的影响。利用 XRD 和 SEM 对焙烧前后电池材料进行表征。该电池材料在氮气氛围中煅烧后表面变得蓬松多孔,锂钴氧化物转化为、CoO、Co。将电池材料在氮气氛围中600℃煅烧2h,然后用4mol/L硫酸溶液在85℃、液固体积质量比为10mL/g的条件下浸出2.5h,钴浸出率为88%,浸出效果良好。关键词：废旧锂电池;高温煅烧;硫酸;浸出;钴分类号：TF816; TF803.21 文献标识码：A 文章编号：1009-2617(2020)04-0304-05 DOI: 10.13355/ki.sfyj.2020.04.007 收讫日期：2019-12-09 基金项目：国家重点研发计划项目（）。

第一作者简介：欧阳诗宝(1992- )，男，硕士，工程师，主要研究方向为有色金属冶金及固体废弃物资源化利用。通讯作者简介：阮丁山(1986- )，男，硕士，工程师，主要研究方向为锂电池回收利用及正极材料开发。 E-mail：。在线发表时间：2020-07-27 在线发表地址：废旧锂电池中含有镍、钴、锰、锂、铜、铝等有价金属[1-3]，是重要的二次资源，研究从废旧锂电池中回收有价金属具有重要意义。从废旧锂电池中回收有价金属的方法主要有三种：火法冶金[4]、生物法[5-6]和湿法冶金[7-11]。火法冶金主要通过高温焙烧将有价金属转化为合金，同时去除电池中的隔膜和有机物；得到的合金进一步加工得到锂镍钴锰金属氧化物。火法冶金的回收率不高，废渣中仍含有镍、钴、锰等金属元素。生物法虽然产生的污染物较少，但周期长，效率低。湿法冶金在工业上应用广泛，效率高，可回收90%以上的镍、钴、锰等金属元素，且工艺相对简单，设备要求低。

湿法浸出通常采用盐酸体系[12]、硝酸体系[13]和硫酸体系[14-16]。硫酸体系引入的杂质较少，对于铝集流体溶解速度较低，但需要加入大量的还原剂。采用焙烧法处理废旧锂电池材料，然后用硫酸浸出，镍、钴、锰、锂等金属的浸出率均在90%以上[14]。浸出率较高，但消耗大量的硫酸，尾气也需要处理。另外浓硫酸对设备的腐蚀性较强，工业应用成本较高。经800 ℃焙烧后，用硫酸和双氧水浸出，虽然有机物和杂质被完全去除，但是部分钴酸锂分解为Co3O4，使钴的浸出更加困难[15]。经硫酸铵预处理焙烧，再用稀硫酸浸出后，钴的浸出率仅为68%。浸出尾矿需进一步用浓硫酸处理，以提高钴的浸出率[16]。该实验研究了先在氮气气氛下煅烧电池粉，利用其中的碳将钴酸锂还原为CoO和Co，然后用硫酸直接浸出，不添加还原剂的方法，以期为废旧锂电池资源的再生利用提供一种替代方法。 1 实验部分 1.1 实验材料与试剂实验所用废旧电池取自湖南邦普再生利用科技有限公司，经放电、破碎、筛分后得到电池材料粉末，其主要成分如表1所示。表1 电池粉末主要元素组成% Co Li Al Cu Ni ３４．４６妹．２２ q．７５０Ｉ．９０．５