碳还原焙烧—水浸法处理废旧三元锂离子正极材料

采用碳还原焙烧—水浸法从废旧三元锂离子正极材料中优先选择性提Li,通过热力学分析,结合XRD、ICP等检测手段,研究了焙烧温度、焙烧时间、配碳量对Li浸出率的影响。结果表明,可以通过碳还原焙烧—水浸法优先提取三元锂离子正极材料中的Li,焙砂中Li以Li2CO3形式存在,在焙烧温度750 ℃、焙烧时间1 h,配碳量20%的条件下,Li浸出率达到97.85%,实现了优先选择性提Li。     

废旧三元正极材料葡萄糖还原焙烧优先提锂工艺

以废弃三元锂离子电池正极材料(spent-NCM)为研究对象,葡萄糖(C₆H₁₂O₆)为焙烧剂,采用焙烧—水浸工艺实现锂的选择性优先浸出。结果表明,在600℃焙烧90 min、C₆H₁₂O₆与spent-NCM质量比25%、浸出液固比20 mL/g的条件下,spent-NCM中的有价金属元素转变为水溶性的Li₂CO₃和不溶性的Ni、Co和MnO,焙烧产物经水浸可选择性优先分离Li, Li的浸出率为95.62%。     

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%。     

废旧锂离子电池真空碳热还原挥发提锂

从废旧锂离子电池中优先提锂可缩短锂的回收流程,是提高锂综合回收率的重要手段,真空还原法可为实现该目标提供新思路。以经拆解后的废旧锂离子电池正、负电极为原料,提出了真空碳热还原挥发提锂的方法,在高温高真空度条件下,利用废旧锂离子电池的石墨负极为还原剂,将三元锂离子电池中的Li2O转化为Li蒸气,挥发并冷凝回收。结果显示：在真空度28 Pa、1 200 ℃保温4 h的优化条件下,锂挥发回收率可达到99.76%。本研究对于废旧锂离子电池真空提锂新技术的开发具有指导作用。     

磷酸-抗坏血酸浸出三元锂电池正极材料

以磷酸为浸出剂、抗坏血酸为还原剂浸出废旧三元锂离子电池正极材料,分别探究磷酸浓度、抗坏血酸浓度、固液比、反应温度、反应时间对Li、Ni、Co和Mn浸出率的影响。结果表明,在磷酸浓度0.6 mol/L、抗坏血酸浓度0.1 mol/L、固液比20 g/L、反应温度60℃、反应时间60 min的条件下,Li、Ni、Co和Mn的浸出率可分别达到99.65%、97.45%、99.51%和98.89%。采用未反应收缩核模型对浸出动力学数据进行拟合,Li、Ni、Co和Mn的反应活化能分别为38.79、44.63、42.47和41.63 kJ/mol, Li、Ni、Co和Mn在浸出过程受表面化学反应控制,Li最容易浸出,Ni最难浸出。     

铜冶炼酸性废水浸出废旧三元锂离子电池正极材料中Co的动力学研究

采用铜冶炼酸性废水浸出废旧三元锂离子电池正极材料,考察了浸出温度、酸性废水中初始H₂SO₄浓度、搅拌速度对Co浸出率的影响。结果表明,当浸出时间150 min、浸出温度363 K、液固比12.5、还原剂淀粉用量10 g/L、酸性废水中初始H₂SO₄浓度1.5 mol/L时,正极材料中Co的浸出率可达99.12%。利用未反应收缩核模型分析了还原浸出过程中Co的动力学。结果表明,Co的浸出过程受内扩散和界面化学反应混合控制,表观活化能为23.657 kJ/mol,动力学方程为：■     

废旧锂离子电池正极材料中钴铝同浸过程研究

通过基础热力学数据计算以及绘制反应体系的E-pH图,对废旧锂离子电池正极材料回收中钴铝同浸过程进行研究,考察了硫酸浓度、浸出时间、浸出温度、双氧水用量及液固比对钴、铝浸出率的影响。结果表明,在273K,-0.277相似文献   

废旧三元锂电池正极材料的回收与再利用

以废旧三元锂电池正极材料为研究对象,采用碳热还原—水浸—高温固相焙烧流程实现选择性回收Li和Ni、Co、Mn再利用的闭环回收工艺。在焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h、碳添加量10%、浸出时间1 h、固液比30 g/L的最佳条件下,Li浸出率为91.04%,浸出液循环浸出三次,可将浸出液Li浓度从1.01 g/L提高至2.68 g/L。浸出液蒸发结晶制备Li2CO3,主要成分为Ni、Co、MnO的浸出渣在空气氛围下焙烧制备三元前驱体,再将Li2CO3和三元前驱体混合研磨进行焙烧,获得再生三元材料。     

废旧混合正极材料还原浸出与沉淀再生研究

复杂废旧混合正极材料存在浸出率较低、成本较高、酸浸液金属分离流程较长等问题。采用硫酸为酸浸剂、H_2O_2为还原剂对废旧混合正极材料进行浸出,采用碳酸盐共沉淀法合成三元NCM622,对其进行结构和形貌分析,以及电化学性能的测试。结果表明,浸出最优条件为:硫酸浓度2.5mol/L、H_2O_2添加量0.6mol/L、搅拌速率400r/min、时间30min、温度80℃,此条件下,Li、Ni、Co、Mn的浸出率分别为98.79%、97.05%、96.45%和96.31%。XRD测试表明,再生NCM622无杂峰,且呈典型的α-NaFeO_2层状结构,SEM显示NMC622颗粒大小均匀、少团聚现象。电化学测试表明,1C倍率下首圈放电比容量为152.87mAh/g,循环100圈后,容量保持率为91.35%。     

废旧锰酸锂电池正极粉中锰的浸出

废旧锰酸锂电池中含有大量的锰、锂等有价金属元素,具有非常高的经济回收价值。以硫酸作为浸出剂,研究了酸料比、还原剂种类、还原剂加入量、反应温度及反应时间对锰浸出率的影响。结果表明,在酸料比为2.5、浸出温度60℃、还原剂与原料比为1︰1,硫代硫酸钠为还原剂,反应时间1 h时,锰浸出率为94.01%;以过氧化氢为还原剂、反应0.5 h时,锰浸出率为99.91%。最终确定了硫代硫酸钠︰过氧化氢=8︰2作为联合还原剂,锰浸出率高达99.99%。     

废旧锂离子电池LiCoO2电极中钴的浸出动力学

研究了在超声场下废旧锂离子电池正极材料钴酸锂中钴在H2SO4+H2O2浸出体系中的浸出动力学,并考察了超声场、H2O2加入量和温度对钴浸出的影响。结果表明,超声场及H2O2可以显著促进钴的浸出,浸出动力学可以用Avrami方程描述,浸出反应的表观活化能为22.72kJ/mol。     

废锂电池酸浸液非萃取除杂研究

主要研究了废锂电池酸浸液杂质除杂原理,采取“两段酸浸—中和除Fe、Al—絮凝除F—深度除杂”非萃取除杂工艺。在除杂过程中,由于酸浸液含高浓度Ni、Co、Mn离子,中和剂的种类和浓度将影响Ni、Co、Mn的损失率。通过工艺控制及中和剂调试,选择10%CaCO₃作为除Fe、Al、F中和剂,Fe、Al、Cu、F含量可分别从0.20、9.76、0.58、1.66 g/L降至0.01、0.02、0.01、29.86 mg/L,达到三元前驱体溶液杂质标准要求。此时,Ni、Co、Mn的损失率分别仅为0.96%、0.04%、0.01%,均在接受范围之内。     

低温下碳气化反应的动力学研究

利用恒速升温热重法对低温下碳的气化反应进行了研究.结果表明:低温条件下(＜1073 K)碳的气化反应符合一级反应规律;减小颗粒度可以提高碳粉的气化性能,特别是当颗粒度减小到一定程度(D50=4μm)时效果尤为显著;催化剂能够提高碳粉的气化性能,使其等动力学温度降低,特别是当细化和催化同时作用时气化反应效率更高;活性炭的气化性能优于相同粒度的石墨粉;未添加催化剂的碳粉具有相似的气化机理;Li2CO3、Na2CO3、K2CO3具有相似的催化机理.     

还原焙烧分步浸出工艺从废旧锂离子电池中回收有价金属

以废旧三元正极材料作为原料,提出了还原焙烧与氨基磺酸浸出相结合的工艺,提高锂的回收效率,同时实现组分的分步分离回收。在焙烧温度650℃、碳用量10%、还原焙烧时间90 min条件下,三元正极材料被还原为Li₂CO₃、NiO、MnO、Ni、Co的混合物,还原焙烧产物分步浸出,水浸回收锂,酸浸回收镍、钴、锰。采用氨基磺酸浸出水浸渣,最佳酸浸条件：氨基磺酸浓度0.75 mol/L、浸出温度60℃、固液比28 g/L、浸出时间40 min,此条件下镍、钴、锰的浸出率分别可以达到98.77%、98.71%、98.45%。     

低温下氢气还原氧化铁的动力学研究

 用热重分析法研究了低温下不同粒度氧化铁的氢还原动力学,得出在同一温度下,铁矿粉粒度从107.5 μm降到2.0 μm后,由于粉体的表面积大幅度增加,提高了粉气接触面积,从而使得化学反应的速度提高了8倍左右,还原反应的表观活化能从78.3 kJ/mol降低到36.9 kJ/mol;当反应速度相同时, 粒度6.5 μm的粉体的反应温度比107.5 μm的降低了80 ℃左右。同时,通过理论推导和实验结果表明,当反应扩散层厚度相同时,铁矿粉粒度越小,反应扩散层厚度越薄,其还原率越高。     

硅质钒矿硫酸熟化常温水浸提钒

以陕西某地硅质钒矿为研究对象,进行了单一硫酸浸出、硫酸助浸、空白焙烧—浸出、硫酸熟化—常温水浸提钒探索试验,确定出硫酸熟化—常温水浸工艺更适用于硅质钒矿,同时考察了熟化温度、熟化时间、熟化硫酸及水用量、矿石粒度、浸出温度对钒浸出率的影响。结果表明,在熟化硫酸用量15%、熟化水用量10%、熟化温度130℃、熟化时间4 h、原矿粒度-8 mm、熟料浸出液固比1.5、常温浸出3 h的条件下,可获得78%左右的钒浸出率。该硅质钒矿经硫酸熟化后水浸,浸出温度对钒浸出率影响小,可采用"熟化-柱浸(堆浸)"工艺进行提钒。     

三元正极废粉还原焙烧—水浸提锂过程氟磷杂质的影响

针对含氟/磷杂质组分的三元正极废粉和纯三元正极粉开展还原焙烧—水浸试验,发现相同试验条件下,含杂三元正极废粉锂的浸出率明显低于纯三元正极粉,氟/磷杂质组分是影响还原焙烧—水浸提锂效果的关键因素,还原焙烧过程中,由于氟/磷的影响,正极材料中的锂部分转化为不溶于水的LiF和Li3PO4,进而损失于水浸渣中。