废旧磷酸铁锂正极粉磷酸浸出过程的优化及宏观动力学

随着新能源汽车产业快速发展,磷酸铁锂动力电池退役量爆发式增长,回收需求迫切,但面临回收利用经济性较差的难题。正极材料价值较高,本文提出采用磷酸浸出废旧正极材料以制备电池用磷酸铁,但铝等杂质的分离是关键。本文以含铝的磷酸铁锂正极粉为原料,开展了磷酸浸出过程优化及宏观动力学研究,重点研究了酸料比、浸出温度、液固比、搅拌速度等参数对磷酸铁锂及铝浸出效果的影响规律,并考察了磷酸铁锂在磷酸溶液中浸出的宏观动力学。研究结果表明,在酸料比1.1mL/g、温度20℃、液固比（5∶1)mL/g、搅拌速度400r/min、浸出时间120min条件下,磷酸铁锂浸出率大于93%,铝浸出率小于20%;磷酸铁锂正极粉磷酸浸出过程符合无固态产物层的收缩核模型,表观活化能为24.62kJ/mol,浸出过程受扩散控制。     

采用氯化焙烧-水浸工艺综合提取锂钾铷铯

以锂云母精矿为原料,采用氯化焙烧-水浸工艺进行了综合提取锂、钾、铷、铯的研究,通过焙烧温度、焙烧时间、氯化剂用量、液固比等一系列条件实验,确定了适宜的工艺条件为：焙烧温度为850 ℃、焙烧时间为45 min、无水氯化钙和氯化钠用量均为矿样量的50%、液固质量比为4、浸出时间为45 min。在此条件下,锂、钾、铷、铯的浸出率依次可达89.73%、90.64%、93.27%、91.00%,浸出液中杂质成分除钙含量偏高外,其他杂质镁、锰、铁、铝、硅等浸出都很少。该工艺实现了锂、钾、铷、铯与杂质的高效分离。     

低共熔溶剂用于钴酸锂-铜混合粉末的选择性浸出研究

废弃钴酸锂电池中存在的钴、锂等金属具有较高的回收价值。针对工业上电池废料中集流体铜箔在酸液浸出剂中会部分溶解的问题，以聚乙二醇-柠檬酸低共熔溶剂为浸出剂，考察了选择性浸出钴酸锂和铜混合粉末的效果，研究了浸出时间、浸出温度、固液(固体材料与浸出剂)质量比、含水的三元低共熔溶剂中水含量等条件对浸出效果的影响。结果表明，在优化的浸出条件下，浸出温度为100℃、浸出时间为5 h、固液质量比为1:100，锂、钴、铜的浸出率分别为96%、71%、2%，说明该浸出剂对钴、锂具有较好的选择性，为含铜杂质的钴酸锂电池正极粉末的回收处理提供了技术参考。     

蔗髓低温还原焙烧-浸出低品位软锰矿工艺

以蔗渣造纸工业废弃物蔗髓为还原剂,研究了低温焙烧还原浸出软锰矿的新工艺. 考察了蔗髓与软锰矿中锰的质量比、焙烧时间、焙烧温度、搅拌速率、浸出温度、浸出时间、H2SO4浓度和液固比对锰浸出率的影响,并分析还原焙烧过程. 结果表明,锰浸出率随蔗髓用量、焙烧时间、焙烧温度、搅拌速率、浸出温度、浸出时间、H2SO4浓度和液固比增加先增加然后基本保持不变. 蔗髓热解生成还原性气体有机物将软锰矿中高价锰氧化物MnO2还原为低价MnO. 适宜的焙烧还原浸出条件为：蔗髓/锰质量比0.62:1、还原焙烧温度350℃、还原焙烧时间60 min、浸出搅拌速率200 r/min、浸出温度60℃、浸出时间40 min、H2SO4浓度3.0 mol/L、液固比6 mL/g. 在此条件下,软锰矿的浸出率可达97%.     

废旧锂离子电池在氨基磺酸溶液中浸出的最优条件研究

废旧锂离子电池中含有大量的金属钴与锂,具有较高的回收利用价值。文章以废旧锂离子电池中的正极材料为原料,考察了正极材料中的钴和锂在氨基磺酸和过氧化氢混合体系中浸出的实验。运用单因素实验,研究了氨基磺酸浓度、过氧化氢质量分数以及固液比等条件对Co2+、Li+浸出效果的影响。实验结果表明,反应产物中有氨基磺酸钴生成,当氨基磺酸浓度为0.75 mol/L、过氧化氢质量分数为5 vol.%、温度为60℃、固液比为5 g/L、时间为2 h时,钴和锂的浸出率均超过98%。     

磷酸铁锂废粉硫酸氢钠焙烧回收工艺研究

随着磷酸铁锂电池新能源车产销量迅速增长，如何有效回收废旧磷酸铁锂动力电池并实现有价金属的资源化利用已成为研究热点。提出一种钠盐辅助焙烧磷酸铁锂废粉和水浸回收锂盐的工艺。在氧气气氛中磷酸铁锂废粉与一水硫酸氢钠反应生成硫酸钠锂、磷酸铁、三氧化二铁，然后通过选择性浸出、分离、沉淀得到纯度高达99.58%的磷酸锂、纯度达到99.6%的磷酸铁。对一水硫酸氢钠与磷酸铁锂废粉质量比、氧化焙烧温度、焙烧保温时间和焙烧产物水浸时间等工艺条件进行了研究，结果表明一水硫酸氢钠与磷酸铁锂废粉质量比为1.6、氧化焙烧温度为600℃、焙烧保温时间为60 min、焙烧产物室温水浸时间为70 min为最佳回收工艺参数，在此条件下锂离子浸出率为98.7%。该工艺在温和条件下实现了有价金属的选择性回收，有助于废旧磷酸铁锂电池资源化利用。     

沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂

采用NaOH溶液浸泡法分离废旧磷酸铁锂电池的铝箔和正极材料,采用有机溶剂浸泡法分离正极活性物质和粘结剂,采用酸浸-沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂,考察了回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂,考察了试剂浓度、固液比和反应时间等因素对处理效果的影响,实验结果表明:在NaOH溶液的浓度为0.4 mol/L,NaOH溶液与正极片的液固比(m L/g)为10的条件下,将正极废片在NaOH溶液中浸泡10 min,可以实现铝箔与正极材料的完全分离;在温度为60℃,有机溶剂与正极材料的液固比(m L/g)为10的条件下,将正极材料在有机溶剂NMP中浸泡30 min,可以实现正极活性物质与粘结剂的完全分离;在硫酸浓度为4 mol/L,液固比(m L/g)为10,反应温度为60℃的条件下,将正极活性物质在硫酸-双氧水体系中反应2 h,铁和锂的浸出率分别达到96.4%和97.0%;在浸出液的pH为3时,铁的沉淀率达到99.0%;在除去铁的浸出液中,碳酸钠的用量为200 g/L时,锂的沉淀率达到98.9%。     

还原焙烧水浸法从废旧锂离子电池正极片中高选择性提锂

采用改进的热还原技术从废旧正极片中有效回收锂,其中使用廉价的尿素作为提供氨(NH₃)的唯一添加剂,考察了烧结温度、保温时间、质量比以及填充率对Li浸出率的影响。结果表明,在烧结温度为550℃、保温时间15 min、质量比1:2、填充率180 g/L的条件下,NCM材料中的Li浸出率达99.98%,基本没有其它金属浸出;而在烧结温度为600℃、保温时间30 min、质量比1:2、填充率180 g/L的条件下,LMO材料中的Li浸出率也高达98.49%。     

废弃锂电池中有价金属的浸出试验研究

以废弃的手机锂离子电池为对象,研究了柠檬酸浸出钴酸锂的过程,考察了柠檬酸浓度、双氧水用量、反应温度及反应时间对钴酸锂浸出率的影响。结果表明,正极材料在马弗炉中焙烧2 h后,粘结剂被分解;柠檬酸与钴酸锂发生反应时,可使铝箔片与正极活性材料分离,同时得到含有价金属的溶液;在柠檬酸浓度1.25 mol/L、双氧水体积分数6%、反应温度50℃、反应时间50 min条件下,钴、锂浸出率分别为91.37%和92.97%,而铝浸出率较低,仅为15.10%。此工序简单及易于产业化发展,铝箔经清洗后可直接回收。     

回收金属铬炉渣中Cr2O3的工艺条件研究

以铝热法生产金属铬的炉渣为原料,研究了从铬渣中回收Cr2O3的生产工艺条件。研究表明,铬的转化率受焙烧条件和浸出条件的影响。铬的浸出率随着焙烧过程焙烧时间、温度、物料比的增加以及物料粒度的减少而增加;随浸出固液比、时间和温度的升高而增大。设计L18(37)正交试验,由级差分析得:焙烧温度是影响浸出率的主要因素,其次为焙烧物料比、焙烧时间、粒度、固液比、溶出时间、溶出温度,并确定了焙烧的最佳实验条件。     

正交法优化锂离子电池中钴的回收条件

随着锂离了电池产量和应用的增多,废弃锂离子电池的处理已经成为一个日益迫切的问题。本文运用正交实验方法,以硫酸溶液为浸出液,分离回收废旧锂离子电池正极材料中的金属钴,通过优化因素水平以使钴离了的浸出率达到最大化,结果表明,浸出钴的最佳条件为：当硫酸的浓度3mol／L,温度为70℃,反应时间80min,固液比为50g／L,此条件下钴的浸出率可达到96．51％。     

高炉富硼渣低温钠化焙烧水浸制取硼砂

以Na_2CO_3为钠化剂,对高炉富硼渣采用低温钠化焙烧—水浸方法制取硼砂,考察了焙烧温度、焙烧时间、Na_2CO_3加入量、高炉富硼渣粒度、浸出温度、浸出时间、液固比等对硼浸出率的影响。高炉富硼渣中主要组分为镁橄榄石(Mg_2SiO_4),硼元素主要以玻璃态存在。试验结果表明,低温钠化焙烧过程和水浸过程对硼浸出率有显著影响,这是因为钠化焙烧使硼转化成了可溶性的硼酸钠盐,有利于硼的浸出。试验获得的最佳工艺参数如下:高炉富硼渣颗粒200目通过率为98.56%、Na_2CO_3加入量为理论量的4倍、焙烧温度为700℃、焙烧时间为4h、浸出温度为95℃、水浸时间为2h、液固比为10∶1;在此条件下,硼的一次常压水浸浸出率为71.81%,水浸滤液经除杂、蒸发浓缩后获得了结晶良好的硼砂产品,纯度为96.3%。     

酸浸提取钒铬的工艺研究

以某公司制钒废水产生的钒铬共沉渣为原料,采用焙烧—酸浸—水浸工艺研究钒铬共沉渣中钒铬的浸出率,考察了焙烧温度、焙烧剂用量、硫酸用量、固液比、酸浸温度对钒铬浸出率的影响。得到适宜工艺条件:焙烧温度为300℃、碳酸钠用量为钒铬共沉渣质量的10%、硫酸与钒铬共沉渣的质量比为1.5、水与钒铬共沉渣的质量比为5、酸浸温度为80℃。在此条件下,钒的浸出率可达90%,铬的浸出率可达60%。     

从钽铌尾矿制备氯化铷的工艺研究

针对钽铌尾矿开展了制备氯化铷的工艺研究,主要考察了工艺参数如焙烧助剂类型和用量、焙烧温度、焙烧时间等对铷浸出效果的影响。结果表明,以氯化钠和无水氯化钙混合为焙烧助剂,矿样与氯化钠、氯化钙质量比为1∶0.5∶0.5,焙烧温度为850℃,焙烧时间为20 min,液固质量比为3,浸出时间为20 min,在此条件下铷的浸出率可达92.33%。浸出液经"净化除钙、蒸发浓缩、分馏萃取、反萃、浓缩结晶"工艺过程可制备出纯度≥99.0%的氯化铷产品,总提取率达73.33%。     

石煤钒矿钙化焙烧碱浸提钒工艺的实验研究

石煤钒矿经过钙化焙烧后,用氢氧化钠溶液浸取提钒。研究了钒矿的粒度、焙烧时间、焙烧温度、添加剂种类、氢氧化钠用量、液固比、浸取时间、浸取温度等因素对浸出率的影响。结果表明,在钒矿的粒径为100～200目,添加剂碳酸钙用量为5%,温度900℃的条件下焙烧2 h,液固比3∶1(质量比),氢氧化钠用量15%,碱浸温度103℃(微沸),碱浸时间为3 h的条件下,钒的浸出率可达到90%以上。     

硫酸铵焙烧法回收二次铝灰中的铝

采用硫酸铵焙烧-水浸法从二次铝灰中回收Al。确定并优化了硫酸铵焙烧-水浸法从二次铝灰中提取Al的工艺参数条件,适宜焙烧条件:(NH_4)_2SO_4与二次铝灰中Al的摩尔比为5∶1,焙烧时间为90min,焙烧温度为425℃;适宜浸出条件:浸出温度为85℃,浸出时间为60min,液固比为3.5∶1。在优化的工艺条件下,铝的浸出率可达85.17%。     

石煤灰渣二次焙烧稀酸浸出提钒工艺条件

为获得石煤灰渣二次焙烧稀酸浸出提钒工艺的优化条件,对该工艺钒浸出率的影响因素进行了实验研究.结果表明,二次焙烧温度、二次焙烧时间、熟料粒径、酸浸温度、硫酸浓度5种因素对钒浸出率的影响较大,酸浸液固体积质量比、酸浸时间的影响较小.最佳工艺条件为:二次焙烧温度850℃,二次焙烧时间1h,熟料粒径180μm以下,常温(18℃)酸浸,硫酸浓度0.36mol/L,液固比2~2.5mL/g,浸出时间0.25h.在此条件下,石煤灰渣钒浸出率可达81%以上.     

常压碱浸出提硼的工艺研究

含硼尾矿是铁硼镁矿选铁后的尾矿,回收其中的硼元素是目前亟待解决的问题,常压碱浸出提硼工艺有操作安全、无杂质引入的优势。本文采用常压、苛性钠浸出的方法提取硼,研究了浸出温度、时间、碱质量分数、液固比、搅拌速度以及矿样粒度对浸出率的影响。当浸出温度为100℃,时间为4h,碱质量分数为16%,液固比为5∶1,搅拌速度为180r/min,矿样粒度为100目(0.147mm)时,浸取率可达到82.2%左右。     

粉煤灰中镓的浸出试验研究

研究了从粉煤灰中酸法预提取镓的方法;粉煤灰中无添加剂时,焙烧试验条件与浸出试验条件对镓浸出率的影响。对粉煤灰酸浸影响因素做了正交试验,分析了各因素对镓浸出率影响的主次。试验结果表明,浸出温度对镓浸出率影响最大,其次为盐酸浓度和浸出时间,影响因素最小的是固液比。粉煤灰中预提取镓的适宜条件为:焙烧温度1 050℃,焙烧时间1.5 h,酸浸条件为浸出温度80℃,8 mol/L盐酸溶液,浸出时间6.0 h,固液比为1:8的条件下浸出率最高,可达46.37%。     

褐铁型红土矿碱浸渣的常压酸浸工艺条件优化

采用Na2CO3焙烧-水洗方法处理褐铁型红土镍矿,并对预处理后的原料(碱浸渣)进行常压酸浸工艺研究. 通过热力学计算判断酸浸过程中可能发生的反应及趋势大小,考察各元素在硫酸和盐酸常压浸出中的行为,并结合浸出渣的XRD图谱,分析浸出过程中的反应,综合考虑浸出液及废渣处理等因素,选定盐酸为常压浸出剂. 实验研究了酸渣比、液固比、浸出温度和时间对各元素浸出规律的影响,确定优化酸浸条件为：酸渣质量比1.25,液固质量比4,浸出温度80℃,保温时间3 h,此时Ni, Co和Fe的浸出率分别达99.2%, 99.5%, 97.8%(w).