(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710872175.5
(22)申请日 2017.09.25
(71)申请人 湖南邦普循环科技有限公司
地址 410600 湖南省长沙市金洲新区金沙
东路018号
申请人 广东邦普循环科技有限公司
(72)发明人 张银亮 谭英 唐红辉 王杜
韦立剑 王致富
(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有
限公司 44245
代理人 梁莹 黄磊
(51)Int.Cl.
H01M 10/54(2006.01)
C22B 3/44(2006.01)
(54)发明名称
生的浸出液中除铁铝的方法
(57)摘要
了一种从回收废锂离子电池中有价金属时产生
的浸出液(硫酸镍钴锰溶液)中除铁铝的方法。本
发明方法包括以下步骤：(1)调节浸出液的pH为
1.5～
2.0，加入氧化剂使二价铁氧化成三价铁；
(2)调节体系pH为2.5～3.5，陈化，过滤，得到滤
液及铁铝渣；(3)再调节体系pH为4.5～5.0，陈
化，过滤，得到净化液和铝渣。步骤(3)得到的铝
渣用于作为调节剂用于步骤(2)中调节体系pH。
本发明方法不仅能使溶液中的铁、铝含量降低到
生产要求值，且产生的渣过滤性能好，渣中夹带
的有价金属少，所得铝渣可重复用于体系中除
铁，实现了渣的减量化目标，具有较好的经济效
益和环境效益。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 107871912 A 2018.04.03
C N 107871912
A
1.一种从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)调节浸出液的pH为1.5～2.0，加入氧化剂使二价铁氧化成三价铁；
(2)调节体系pH为2.5～3.5，陈化，过滤，得到滤液及铁铝渣；
(3)再调节体系pH为4.5～5.0，陈化，过滤，得到净化液和铝渣。
2.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：步骤(3)得到的铝渣用于作为调节剂用于步骤(2)中调节体系pH。
3.根据权利要求2所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：所述铝渣用于步骤(2)中为将铝渣加入步骤(2)体系中先反应0.5h或以上，再继续调节体系pH。
4.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的浸出液为从回收废锂离子电池中有价金属时产生的硫酸镍钴锰溶液。
5.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氧化剂为双氧水、氯酸钠和高锰酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：步骤(1)～步骤(3)所述调节pH采用碱或酸进行调节。
7.根据权利要求6所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：所述的碱为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)中陈化的时间分别为0.5h或以上。
9.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)中陈化的时间分别为0.5～1h。
10.根据权利要求1所述的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁铝的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)调节浸出液的pH为1.5～2.0，加入氧化剂使二价铁氧化成三价铁；
(2)调节体系pH为2.5～3.5，陈化，过滤，得到滤液及铁铝渣；
(3)再调节体系pH为4.5～5.0，陈化，过滤，得到净化液和铝渣；
(4)将步骤(3)得到的铝渣作为pH调节剂加入步骤(2)中调节体系pH，从而除铁，得到铁铝渣；
(5)循环上述步骤实现浸出液的持续除铁、铝。
权 利 要 求 书1/1页CN 107871912 A
一种从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液中除铁
铝的方法
技术领域
[0001]本发明属于湿法冶金中溶液净化领域，特别涉及一种从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液(硫酸镍钴锰溶液)中除铁铝的方法。
背景技术
[0002]锂离子电池自商业化以来，因其具有比能量高、体积小、质量轻、应用温度范围广、循环寿命长、安全性能好等独特的优势，被广泛应用于民用及军用领域，如摄像机、移动电话、笔记本电脑及便携式测量仪器等，同时锂离子电池已成为新能源电动汽车首选的轻型高能动力电池之一。锂离子电池经过500～1500次充放电循环之后，其活性物质就会失去活性，导致电池的容量下降而使电池报废。锂离子电池的广泛使用势必带来大量的废旧电池，如若对其随意丢弃不仅会对环境造成严重污染，更是对资源的浪费。锂离子电池中含有较多的镍(Ni)、钴(Co)、铜(Cu)、锂(Li)、铝(Al)、锰(Mn)等金属资源，其中钴、镍、锰及锂的含量分别可达30％、20％、20％和35％，甚至更高。因此将废旧锂离子电池中的经济价值高的金属加以回收利用，无论从环保方面还是资源的循环利用方面来讲，都具有重大的意义。[0003]目前回收废锂离子电池的企业主要是将有价金属回收后再制备成电池材料，但电池材料对杂质含量要求很高。废锂离子电池中含有铁、铝、锌、铜、碳等元素，因此在回收电池中的有价金属过程中需对浸出液进行净化，而怎样能使浸出液中的铁、铝去除干净并且渣中夹带的金属量少、渣的产生量少、除杂成本低等问题一直是困扰电池回收行业的几大难题。通过查阅大量的参考文献发现，国内目前为止没有技术人员从事过利用两步法进行除铁铝的研究。
发明内容
[0004]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种简单、高效的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液(硫酸镍钴锰溶液)中除铁铝的方法，用于解决回收废锂离子电池中有价金属过程中除铁铝遇到的各种难题。
[0005]本发明的目的通过下述方案实现：
[0006]一种简单、高效的从回收废锂离子电池中有价金属时产生的浸出液(硫酸镍钴锰溶液)中除铁铝的方法，包括以下步骤：
[0007](1)调节浸出液的pH为1.5～2.0，加入氧化剂使二价铁氧化成三价铁；
[0008](2)调节体系pH为2.5～3.5，陈化，过滤，得到滤液及铁铝渣；
[0009](3)再调节体系pH为4.5～5.0，陈化，过滤，得到净化液和铝渣。
[0010]步骤(3)得到的铝渣可用于作为调节剂用于步骤(2)中调节体系pH。从而进行除铁，得到铁铝渣。
[0011]上述铝渣用于步骤(2)中优选将铝渣加入步骤(2)体系中先反应0.5h或以上，再继续调节体系pH；更优选反应0.5～1h。
[0012]步骤(1)中所述的浸出液优选为从回收废锂离子电池中有价金属时产生的硫酸镍钴锰溶液，更优选为除铜后的硫酸镍钴锰溶液。
[0013]步骤(1)中所述的氧化剂为本领域常规使用的氧化剂即可，如双氧水、氯酸钠、高锰酸钾等。
[0014]所用氧化剂的量以使体系中二价铁全部氧化成三级铁为准。
[0015]步骤(1)～步骤(3)所述调节pH可采用碱或酸进行调节，所述的碱可为碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙等中的至少一种。
[0016]步骤(2)和步骤(3)中陈化的时间优选分别为0.5h或以上，优选为0.5～1h。[0017]步骤(2)所得铁铝渣可采用水或稀酸进行洗涤。
[0018]步骤(2)所得铁铝渣可用于外售。
[0019]步骤(3)所述净化液即为目标除铁铝后溶液，可用于后续有价金属回收处理。[0020]本发明方法，优选包括以下步骤：
[0021](1)调节浸出液的pH为1.5～2.0，加入氧化剂使二价铁氧化成三价铁；
[0022](2)调节体系pH为2.5～3.5，陈化，过滤，得到滤液及铁铝渣；
[0023](3)再调节体系pH为4.5～5.0，陈化，过滤，得到净化液和铝渣；
[0024](4)将步骤(3)得到的铝渣作为pH调节剂加入步骤(2)中调节体系pH，从而除铁，得到铁铝渣；
[0025](5)循环上述步骤实现浸出液的持续除铁、铝。
[0026]本发明采用两步法对从回收废锂离子电池中有价金属时产生的硫酸镍钴锰溶液进行除铁铝，不仅能使溶液中的铁、铝含量降低到生产要求值，而且产生的渣过滤性能好，渣中夹带的有价金属少，更重要的是渣量比一步除铁铝法明显减少，实现了渣的减量化目标，因此用两步法除铁铝具有较好的经济效益和环境效益。
[0027]本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
[0028]本发明方法以从回收废锂离子电池中有价金属过程中产生的硫酸镍钴锰溶液为原料，用两步除铁铝法将除铜后的硫酸镍钴锰溶液中的铁铝去除干净。本发明工艺简单、操作简便，产生的铁铝渣量少、渣中夹杂镍钴锰等有价金属量少，且所得铝渣可重复用于体系中除铁，不仅实现溶液中铁、铝的净化，也实现了渣的减量化，具有较好的环境效益和经济效益。
附图说明
[0029]图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。[0031]下列实施例中涉及的物料均可从商业渠道获得。
[0032]实施例1
[0033]工艺流程见图1。取500mL除铜后的硫酸镍钴锰溶液，用碳酸钠将其pH调至1.5，然后向溶液中加入质量分数为20％的双氧水使体系中二价铁全部氧化成三价铁，可用铁抽样检测体系中二价铁是否完全被氧化。向氧化后的溶液中加入铝渣反应0.5h，再加入
碳酸钙溶液使pH调至2.5(初次处理没有铝渣时，可直接加入碳酸钙溶液使pH调至2.5)，陈化30min后过滤，过滤液流入除铝反应釜，铁铝渣经水洗后外售。用碳酸钠溶液将过滤液的pH调至4.5后陈化1h，然后过滤，得到净化液和铝渣，净化液流入下个工序，铝渣再返回前一步骤进行除铁得到铁铝渣。经检测，经净化后的溶液铁浓度为5mg/L，铝浓度为75mg/L，达到了生产要求；铁铝渣(干基)中镍含量为0.5wt％，钴含量为0.2wt％，锰含量为0.8wt％，符合生产控制标准。
[0034]实施例2
[0035]取500mL除铜后的硫酸镍钴锰溶液，用碳酸钠将其pH调至2.0，然后向溶液中加入质量分数为20
％的双氧水使二价铁全部氧化成三价铁，可用铁抽样检测体系中二价铁是否完全被氧化。向氧化后的溶液中加入铝渣，反应1h后再加入碳酸钙溶液使pH调至3.5，陈化30min后过滤，过滤液流入除铝反应釜，铁铝渣经水洗后外售。用碳酸钠溶液将过滤液的pH调至5.0后陈化0.5h，然后过滤，得到净化液和铝渣，净化液流入下个工序，铝渣再返回前一步骤进行除铁得到铁铝渣。经检测，经净化后的溶液铁浓度为8mg/L，铝浓度为51mg/L，达到了生产要求；铁铝渣(干基)中镍含量为0.36wt％，钴含量为0.15wt％，锰含量为0.57wt％，符合生产控制标准。
[0036]实施例3
[0037]取500mL除铜后的硫酸镍钴锰溶液，用碳酸钠将其pH调至1.5，然后向溶液中加入质量分数为20％的双氧水使二价铁全部氧化成三价铁，用铁检测二价铁是否完全被氧化。向氧化后的溶液中加入铝渣，反应40min后再加入碳酸钙溶液使pH调至3.5，陈化30min后过滤，过滤液流入除铝反应釜，铁铝渣经水洗后外售。用碳酸钠溶液将过滤液的pH 调至4.8后陈化50min，然后过滤，得到净化液和铝渣，净化液流入下个工序，铝渣再返回前一步骤进行除铁得到铁铝渣。经检测，经净化后的溶液铁浓度为4mg/L，铝浓度为63mg/L，达到了生产要求；铁铝渣(干基)中镍含量为0.40wt％，钴含量为0.11wt％，锰含量为0.52wt％，符合生产控制标准。
[0038]实施例4
[0039]取500mL除铜后的硫酸镍钴锰溶液，用碳酸钠将其pH调至1.8，然后向溶液中加入质量分数为20％的双氧水使二价铁全部氧化成三价铁，用铁检测二价铁是否完全被氧化。向氧化后的溶液中加入铝渣，反应0.5h后再加入碳酸钙溶液使pH调至3.0，陈化30min 后过滤，过滤液流入除铝反应釜，铁铝渣经水洗后外售。用碳酸钠溶液将过滤液的pH调至4.5后陈化0.5h，然后过滤，得到净化液和铝渣，净化液流入下个工序，铝渣再返回前一步骤进行除铁得到铁铝渣。经检测，经净化后的溶液铁浓度为4mg/L，铝浓度为72mg/L，达到了生产要求；铁铝渣(干基)中镍含量为0.32wt％，钴含量为0.11wt％，锰含量为0.48wt％，符合生产控制标准。
[0040]实施例5
[0041]取500mL除铜后的硫酸镍钴锰溶液，用碳酸钠将其pH调至2.0，然后向溶液中加入质量分数为20％的双氧水使二价铁全部氧化成三价铁，用铁检测二价铁是否完全被氧化。向氧化后的溶液中加入铝渣，反应0.5h后再加入碳酸钙溶液使pH调至3.5，陈化30min 后过滤，过滤液流入除铝反应釜，铁铝渣经水洗后外售。用碳酸钠溶液将过滤液的pH调至4.8后陈化45min，然后过滤，得到净化液和铝渣，净化液流入下个工序，铝渣再返回前一步
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