1、钴酸锂废旧电池行业背景介绍
近几年来中国锂电池企业发展迅速,目前中国电池的生产量和出口量都位居世界第一,成为了世界上最大的电池制造大国。随着手机、笔记本电脑甚至是电动汽车的普及,锂离子电池被应用于越来越广泛的领域,对其需求量越来越大。而制约锂电池一致性的主要是在正极材料的选购上,正极方面材料主要有钴酸锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂及磷酸铁锂等。钴酸锂作为第一代商品化的锂电池正极材料是目前最成熟的正极材料,在短时间内,特别是在通讯电池领域还有不可取代的优势。
由于我国钴资源贫乏,每年都需向国外进口,但钴价昂贵,所以从废旧的锂离子电池中回收钴也带来了巨大的经济效益。而且相对高品位钴矿缺乏和含量只有1%的普通钴矿来说,含钴量较高的废旧锂离子蓄电池的回收价值相对较高。
2、钴酸锂废旧电池回收钴的传统方法及新工艺
传统方法:对废旧锂离子蓄电池的回收,主要是用NaOH溶解铝后过滤, 再在溶液中加入酸以Al(OH)3的方式回收铝, 最后烘干过滤物中用酸浸出的浸出液;或直接用酸浸出后调节pH值回收铝。
新方法:采用廉价且可循环使用的有机萃取剂,直接从正极浸出液中萃取铝,使钴留在萃余液中达到钴铝分离的效果,再从萃取剂中反萃得到铝。再生后的萃取剂可循环再使用,降低了回收钴的成本。
3、采用溶剂萃取法回收钴酸锂废旧电池中的钴主要工艺参数
(1)以P507为有机萃取剂,航空煤油为稀释剂,对废旧锂离子电池正极浸出液中的铝进行萃取,对浸出液中的钴、铝分离能达到非常理想的效果。在萃取最优条件下,浸出液中的铝含量比初始溶液中的铝含量降低了0.6×10-7倍,萃取率达到了99.6%。溶液中钴的纯度达到了99.99%。
(2)萃取分离钴、铝的优化条件为:30%P507-煤油、皂化率为40%,PH=1.7、相比0/A=1:1。
(3)经过对比浓度为50%和30%的P507对钴酸锂浸出液进行钴、铝分离。结果发现浓度为50%与30%的P507在分离钴、铝时的萃取效果大致相当。
当用浓度较高的P507进行萃取时,可以以较小的皂化率实现较好的钴、铝分离效果,但缺点是成本费用较高;
当使用浓度较小的P507进行萃取时可以通过提高皂化率来提高萃取容量,实现较好的钴、铝分离效果,缺点是此时浸出液中的钴含量损失较大。
在工业应用中,应根据浸出液中钴、铝含量等实际条件来选择P507的浓度。
4、钴酸锂废旧电池P507萃取设备介绍
离心萃取机是近几年迅速发展起来,在工业中得到广泛应用的萃取设备。天一萃取研制的新型CWL-M型离心萃取机已在湿法冶金、石油化工、有机化工、医药、核燃料处理等领域的工艺研究和工业生产中应用,收到了十分的效果。天一萃取CWL-M系列离心萃取机有着显著的优势,主要表现为:
(1) 采用上悬式结构,处理区域无底部轴承及机械密封,无渗漏风险,免维护;
(2) 节能效果高。同等处理量情况下,功耗是传统离心萃取机的1/3----1/10;
(3) 选用全氟高分子材料构造,可耐浓酸、盐酸、混合酸及有机溶剂腐蚀;
(4) 离心萃取机占地面积小,综合投资成本低。