废旧锂电池正极材料低温碳还原熟化过程动力学研究

采用低温碳还原硫酸熟化工艺处理废弃锂离子电池正极材料,综合回收有价金属Ni、Co、Mn。考察了熟化反应温度、熟化时间和硫酸用量对金属回收率的影响。结果表明,在反应温度250℃、反应时间30min、硫酸和正极黑粉的用量比为0.97mL/g时,有价金属的回收率均超过了96%。进一步对硫酸熟化过程中金属氧化物转变为金属硫酸盐的过程进行动力学研究,确认了废弃锂离子电池正极材料中有价金属硫酸熟化过程的动力学模型为收缩核模型,反应表观活化能在固膜扩散控制的范围内,浓硫酸低温熟化过程受内扩散控制。     

锂离子电池正极废料盐化焙烧及硫酸钠的作用

针对目前从失效锂离子电池正极废料提取有价金属工艺中存在污染性气体、耗能高等不足,提出盐化焙烧法回收有价金属.将正极废料粉末与NaHSO4·H2O和Na2SO4以1∶5∶7.5的比例混匀焙烧0.5h,焙烧残渣用热水浸出.结果表明:正极废料中的钴和锂转化为易溶于水的硫酸盐,含钴相主要为Na6Co(SO4)4,当焙烧温度为400℃时钴浸出率可达96.35％;加入适量Na2SO4能有效抑制焙烧过程中泡沫的产生,有利于反应稳定、充分的进行,加入的Na2SO4未参与盐化反应而参与了复盐生成反应.     

失效锂离子电池焙烧产物物相和浸出分析

采用X射线衍射仪分析了失效锂离子电池焙烧产物的物相组成,并由扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪采用而扫描的方法,分析了焙烧产物中不同颗粒的形貌和元素成分.失效锂离子电池焙烧后,其中的LiCoO2 可转变为Co,CoO,Co3O4等,含Co,Cu和Al元素的物质之间未发生明显的化学反应.在含亚硫酸钠的硫酸浸出液中,焙烧产物中锂可被全部浸出,钴的浸出率达到75%,而铜的浸出率小于23%.为了提高铜、钴元素的浸出率,在用哑硫酸钠与硫酸浸出钴之前,应先将铜脱除.     

用微波硫酸化焙烧—水浸新工艺从铁矾渣中回收有价金属

研究了将铁矾渣与浓硫酸混合,经微波低温焙烧后用水浸出有价金属。试验结果表明:在浓硫酸质量为铁矾渣质量的36%、微波焙烧温度250℃、保温时间30min、浸出温度50℃、浸出时间1h、水浸液固质量比4∶1、搅拌速度300r/min最优条件下,Fe、Zn浸出率分别可达89.4%、80.7%,浸出液中的有价金属可进一步回收,富含硫酸铅的浸出渣可用作炼铅添加剂。与传统烟化炉工艺相比,此工艺有价金属浸出率高,处理效率高,对环境友好。     

硫酸化焙烧法回收废旧三元电池中锂的研究

针对废旧三元动力电池黑粉中锂回收传统方法存在回收工艺流程长、锂损失率高及纯度低的问题，提出了硫酸化焙烧法优先提锂的工艺。本文分析了硫酸化焙烧法提锂的热力学可行性，研究了不同硫酸盐、浓硫酸加入量、煅烧温度、煅烧时间对提锂效果的影响。不同硫酸盐的硫酸化焙烧实验结果表明，采用浓硫酸、硫酸氢钠、硫酸铵进行硫酸化焙烧，锂收率均为95%左右；加入硫酸氢钠得到的焙烧后料较硬；加入浓硫酸得到的焙烧后料蓬松，呈蜂窝煤状；而加入硫酸铵焙烧后料为粉料，易于破碎，但会产生氨气；加入等量硫酸钠焙烧基本得不到磷酸锂，因此综合考虑选择浓硫酸进行硫酸化焙烧。浓硫酸优先提锂的最佳条件为：浓硫酸加入量为理论量的105%,煅烧温度为600℃,煅烧时间为2 h。在此条件下，锂收率可高达95.2%,制备的碳酸锂和磷酸锂的杂质浓度低，纯度高。     

锂辉石硫酸焙烧及浸出工艺研究

采用硫酸法对锂辉石焙烧浸出工艺进行了研究.通过对矿样的热分析可知,1006℃是锂辉石的晶型转化峰温度.在晶型转化焙烧实验中,分别考察了温度、时间、粒度等条件的影响.X射线衍射(XRD)分析结果表明:在1050℃下焙烧α-锂辉石30 rain,晶型转化(转化为β-锂辉石)比较完全.由于原矿颗粒较大(粒径约为0～3 mm),导致传热不充分,不宜直接用于转化焙烧.通过对酸化焙烧进行正交实验发现:硫酸用量为最重要影响因素,温度和时间次之.最适宜酸化焙烧条件:硫酸用量为理论值的140%,焙烧温度250 ℃,焙烧时间30 min.理论值即硫酸与矿石中锂、钠、钾等碱金属反应生成相应的硫酸盐的理论用量.最佳水浸条件为常温反应15 min,液固比为1.85.此外运用动力学以及热力学理论讨论了浸出过程的规律,指出在低温、低锂浓度、酸性条件下,浸出效率高,且pH值为关键的影响因素.     

粘土型钒矿硫酸化焙烧-水浸提钒工艺研究

研究了粘土型钒矿的硫酸化焙烧-水浸提钒工艺,详细考察了硫酸化焙烧过程中的浓硫酸用量、焙烧温度和时间,以及焙砂水浸过程中的温度、液固比和时间等因素的影响。结果表明,在浓硫酸用量35%、温度250℃、时间3h的硫酸化焙烧条件下,所得焙砂在温度60℃、液固比4∶1下水浸1.5h,V2O5的平均浸出率达到88.98%,浸出渣中的V2O5含量低于0.2%。     

烟化炉烟灰硫酸化焙烧-低酸浸出试验研究

试验研究了硫酸化焙烧-低酸浸出工艺从烟化炉中浸出锌，考察了焙烧条件(酸料质量比、焙烧温度、焙烧时间)以及浸出条件(温度，时间)对锌浸出率的影响。结果表明，在焙烧温度600℃,焙烧时间1 h, 98%浓硫酸与烟化炉烟灰质量配比为60%的最佳焙烧条件，浸出时间15 min,浸出温度20℃,锌浸出率可达93.20%。     

从钴渣中浸出钴、锌、镉试验研究

研究了采用水洗—焙烧—还原酸浸工艺从A药剂钴渣中高效回收钴等有价金属,考察了焙烧温度、浸出时间、浸出温度、硫酸浓度、还原剂用量等对有价金属浸出率的影响。结果表明:钴渣在液固体积质量比5/1、常温下搅拌水洗1 h,然后在500℃下焙烧2 h,最后在80℃下用质量浓度80 g/L硫酸、10 g/L亚硫酸钠浸出1 h,钴浸出率在90%以上,锌浸出率在96%以上,镉浸出率大于99%,浸出液中的有价金属可高效回收。     

电化学还原辅助废旧锂离子电池正极材料高效浸出

为了提高废旧锂离子电池正极材料中有价金属的浸出效率,采用电化学还原法实现对正极材料中有价金属的高效浸出。采用单因素试验探索硫酸浓度、浸出时间、温度和电流密度等因素对锂、镍、钴和锰浸出率的影响,借助扫描电镜、X射线衍射仪对电化学浸出前后正极片的表面形貌、元素分布及物相组成进行综合分析。结果表明：在外加电场的作用下实现了有价金属的还原,正极材料浸出后,主要剩余具有多孔结构的黏结剂PVDF;在硫酸浓度0.8 mol/L、浸出时间60 min、温度50 ℃、电流密度30 mA/cm2的条件下,锂、镍、钴和锰的浸出率可分别达到97.2%、95.68%、95.09%、94.61%。