权利要求
1.一种从废旧
镍钴锰酸
锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，按重量份数计，所述从废旧镍钴锰酸
锂电池材料中回收金属的方法的原料组成为：焦炭50～100份、离子电池
三元前驱体材料100～200份、去离子水500～1000份、双氧水10～30份、硫酸20～35份、碳酸钠3～10份、碳酸镍2～5份，改性聚苯乙烯0.025～0.1份，乙醇10～60份，聚乙烯醇2～4份，所述从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的具体步骤如下：
S1：在多功能反应釜中按比例加入焦炭和离子电池三元前驱体材料，搅拌速率为1300～1500r/min，在10～30℃下混合搅拌30～120分钟;
S2：搅拌后将其置于马弗炉中，设置焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为10～240分钟，进行焙烧，得到焙烧物料;
S3：将焙烧物料以1:1.5～1:2的比率与钢球磨介混合添加至球磨机，以200～250rpm的转速研磨20～60分钟，然后水浸40～120分钟;
S4：将水浸后的焙烧物料通过
振动筛以600～1200rpm的振动频率，控制振幅为2～4mm，筛分10～30分钟，利用压力滤器将筛分后的焙烧物料过滤，设置过滤压力为0.5～1.0MPa，过滤速度为5～10L/min，得到含锂水溶液和镍钴锰渣;
S5：将步骤S中的镍钴锰渣按液固比为4～12的比例打入浸出槽，进行搅拌，设置搅拌速度为1500～1800r/min，在10～30℃下混合搅拌60～120分钟;
S6：将硫酸和双氧水按比例加入步骤S5中的浸出槽，进行搅拌浸出，浸出温度控制在45℃～85℃，浸出时间30～150分钟，设置搅拌速度为1500～1800r/min，在10～30℃下混合搅拌60～120分钟;
S7：对步骤S6中得到的浸出液进行压滤，过滤压力为0.4～0.8MPa，压滤后得到的滤渣打入洗渣槽进行洗渣，洗渣后得到的滤渣作为报废渣，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水;
S8：将步骤S7中压滤得到的浸出液进行定向沉淀除杂，向除铁槽内按比例加入碳酸钠和碳酸镍进行除铁、
铝并进行压滤，过滤压力为0.4～0.8MPa，压滤后得到铁铝渣和除铁铝后液，铁铝渣用5～10份硫酸和500～600份去离子水进行洗渣，洗渣后压滤得到的铁渣可作报废处理，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水;
S9：将步骤S8中的除铁铝后液通过萃取除杂技术得到
铜、锰、
锌溶液和镍、钴、锰反萃液产品。
2.如权利要求1所述的一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，所述方法在步骤S2中进一步包括将焙烧物料在氮气氛围下进行处理，焙烧温度为400～600℃，处理时间为20～40分钟，以防止金属氧化并提高镍钴锰的回收率。
3.如权利要求1所述的一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，在步骤S3中，所述水浸过程中加入2%～4%质量浓度的聚乙烯醇，以增强颗粒间的亲水性，提高金属的溶出率。
4.如权利要求1所述的一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，步骤S4中，所述筛分过程中，利用超声波振动筛以20～40kHz的频率进行筛分，时间为20～60分钟，以提高分离效率并减少颗粒粘连。
5.如权利要求1所述的一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，步骤S7中，在洗渣过程中，使用去离子水进行三次冲洗，每次使用的水量为滤渣重量的2～5倍，以确保去除残留杂质。
6.如权利要求1所述的一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，在步骤S8中，使用改性聚苯乙烯作为沉淀剂，以提高除铁铝的选择性，反应温度为40～60℃，处理时间为30～90分钟。
7.如权利要求1所述的一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，步骤S9中，通过加入10%～12%的有机溶剂乙醇进行萃取，以提高铜、锰、锌的分离效率，反应时间为120分钟。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于金属的分离富集技术领域，尤其涉及一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法。
背景技术
[0002]随着电动汽车和便携式电子设备的普及，锂离子电池的使用量急剧增加，导致废旧锂离子电池的产生也随之上升。废旧镍钴锰酸锂电池，作为其中一种重要类型，主要含有镍、钴、锰等有价值的金属成分。这些金属在电池的制造和回收中具有重要的经济和环境价值。因此，开发有效的回收技术，对于实现资源的可持续利用和减少环境污染具有重要意义。
[0003]目前，废旧镍钴锰酸锂电池的常用处理方法主要包括物理法、化学法和热处理法。其中，物理法如破碎和筛分，虽然能够初步分离出电池中的金属成分，但其回收率相对较低，且无法去除杂质。化学法则通过酸浸出等手段提取金属，但该方法通常流程较长、成本高、环境污染严重。此外，热处理法在焙烧过程中会产生有害气体，对环境造成负担。
[0004]现有技术在处理废旧锂离子电池时，普遍存在以下缺点：一是处理流程复杂，导致时间和成本的增加;二是对环境造成污染，尤其是在金属提取过程中，易产生废液和有害气体;三是难以实现对杂质元素的有效去除，影响最终产品的纯度和市场价值。
[0005]针对上述问题，本发明创新性地提出了一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法。该方法强调镍、钴、锰的同步提取和杂质元素的定向净化，简化了传统的处理流程，降低了对环境的影响。通过利用锂离子电池三元前驱体材料为功能导向，开展废旧锂离子电池浸出液的选择性沉淀和低分离比萃取分离，最大限度地减少了环境负荷。这一方法不仅提高了金属回收率，而且为废旧锂离子电池的绿色回收和增值利用提供了理论基础和技术原型，具有广阔的应用前景。
发明内容
[0006]本发明的目的是提供一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，特别是通过将传统冶金方法与终端产品制造工艺相结合，通过短流程、低成本、精细化的处理，直接制备具有特定结构和功能的高附加值产品，研究回收废旧电池的镍、钴、锰等金属，生产
硫酸镍、
硫酸钴、硫酸锰等产品，既解决了资源不足问题，满足了
动力电池生产的需要，又解决废旧电池污染环境问题，对推动我国
新能源产业链的可持续发展和环境保护具有重要的意义。
[0007]具体技术方案如下：
[0008]一种从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法，其特征在于，按重量份数计，所述从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法的原料组成为：焦炭50～100份、离子电池三元前驱体材料100～200份、去离子水500～1000份、双氧水10～30份、硫酸20～35份、碳酸钠3～10份、碳酸镍2～5份，改性聚苯乙烯0.025～0.1份，乙醇10～60份，聚乙烯醇2～4份，所述从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的具体步骤如下：
[0009]S1：在多功能反应釜中按比例加入焦炭和离子电池三元前驱体材料，搅拌速率为1300～1500r/min，在10～30℃下混合搅拌30～120分钟;
[0010]S2：搅拌后将其置于马弗炉中，设置焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为10～240分钟，进行焙烧，得到焙烧物料;
[0011]S3：将焙烧物料以1:1.5～1:2的比率与钢球磨介混合添加至球磨机，以200～250rpm的转速研磨20～60分钟，然后水浸40～120分钟;
[0012]S4：将水浸后的焙烧物料通过振动筛以600～1200rpm的振动频率，控制振幅为2～4mm，筛分10～30分钟，利用压力滤器将筛分后的焙烧物料过滤，设置过滤压力为0.5～1.0MPa，过滤速度为5～10L/min，得到含锂水溶液和镍钴锰渣;
[0013]S5：将步骤S中的镍钴锰渣按液固比为4～12的比例打入浸出槽，进行搅拌，设置搅拌速度为1500～1800r/min，在10～30℃下混合搅拌60～120分钟;
[0014]S6：将硫酸和双氧水按比例加入步骤S5中的浸出槽，进行搅拌浸出，浸出温度控制在45℃～85℃，浸出时间30～150分钟，设置搅拌速度为1500～1800r/min，在10～30℃下混合搅拌60～120分钟;
[0015]S7：对步骤S6中得到的浸出液进行压滤，过滤压力为0.4～0.8MPa，压滤后得到的滤渣打入洗渣槽进行洗渣，洗渣后得到的滤渣作为报废渣，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水;
[0016]S8：将步骤S7中压滤得到的浸出液进行定向沉淀除杂，向除铁槽内按比例加入碳酸钠和碳酸镍进行除铁、铝并进行压滤，过滤压力为0.4～0.8MPa，压滤后得到铁铝渣和除铁铝后液，铁铝渣用5～10份硫酸和500～600份去离子水进行洗渣，洗渣后压滤得到的铁渣可作报废处理，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水;
[0017]S9：将步骤S8中的除铁铝后液通过萃取除杂技术得到铜、锰、锌溶液和镍、钴、锰反萃液产品。
[0018]在其中一些实施例中，所述方法在步骤S2中进一步包括将焙烧物料在氮气氛围下进行处理，焙烧温度为400～600℃，处理时间为20～40分钟，以防止金属氧化并提高镍钴锰的回收率。
[0019]在其中一些实施例中，在步骤S3中，所述水浸过程中加入2%～4%质量浓度的聚乙烯醇，以增强颗粒间的亲水性，提高金属的溶出率。
[0020]在其中一些实施例中，步骤S4中，所述筛分过程中，利用超声波振动筛以20～40kHz的频率进行筛分，时间为20～60分钟，以提高分离效率并减少颗粒粘连。
[0021]在其中一些实施例中，步骤S7中，在洗渣过程中，使用去离子水进行三次冲洗，每次使用的水量为滤渣重量的2～5倍，以确保去除残留杂质。
[0022]在其中一些实施例中，在步骤S8中，使用改性聚苯乙烯作为沉淀剂，以提高除铁铝的选择性，反应温度为40～60℃，处理时间为30～90分钟。
[0023]在其中一些实施例中，步骤S9中，通过加入10%～12%的有机溶剂乙醇进行萃取，以提高铜、锰、锌的分离效率，反应时间为120分钟。
[0024]本反应具有以下优点：
[0025](1)产率提升：通过优化焙烧温度和时间、控制浸出液的pH值以及反应温度，显著提高镍、钴、锰的回收率，确保最大限度地提取有价值的金属成分。
[0026](2)环境友好：本方法采用低分离比的萃取分离技术，降低了对环境的污染风险，减少了废液和有害气体的排放，实现了绿色回收。
[0027](3)成本降低：结合选择性沉淀技术，减少了对昂贵化学试剂的需求，降低了整体生产成本，提高了经济效益。
[0028](4)多金属回收：该反应可实现镍、钴、锰的同步提取，同时对杂质元素进行定向净化，使得最终产品的纯度更高，市场竞争力增强。
附图说明
[0029]图1从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的流程示意图
具体实施方式
[0030]下面将结合本发明实施例中的技术工艺步骤，具体实施条件和材料，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，在多功能反应釜中按比例加入焦炭和离子电池三元前驱体材料，搅拌速率为1300r/min，在15℃下混合搅拌40分钟，搅拌后将其置于马弗炉中，设置焙烧温度为400℃，焙烧时间为100分钟，进行焙烧，得到焙烧物料，将焙烧物料在氮气氛围下进行处理，焙烧温度为400℃，处理时间为20分钟，将处理后的物料以1:1.5的比率与钢球磨介混合添加至球磨机，以200rpm的转速研磨20分钟，然后水浸40分钟，水溶液中加入2%质量浓度的聚乙烯醇，得到水浸后的焙烧物料，备用。
[0033]表1实施例1离子电池三元前驱体材料焙烧水浸需要的原料配比
[0034]
焦炭50份离子电池三元前驱体材料100份聚乙烯醇2份
[0035]实施例2
[0036]如图1所示，在多功能反应釜中按比例加入焦炭和离子电池三元前驱体材料，搅拌速率为1500r/min，在30℃下混合搅拌120分钟，搅拌后将其置于马弗炉中，设置焙烧温度为600℃，焙烧时间为200分钟，进行焙烧，得到焙烧物料，将焙烧物料在氮气氛围下进行处理，焙烧温度为500℃，处理时间为30分钟，将处理后的物料以1:2的比率与钢球磨介混合添加至球磨机，以240rpm的转速研磨50分钟，然后水浸80分钟，水溶液中加入4%质量浓度的聚乙烯醇，得到水浸后的焙烧物料，备用。
[0037]表2实施例2离子电池三元前驱体材料焙烧水浸需要的原料配比
[0038]
焦炭50份离子电池三元前驱体材料100份聚乙烯醇4份
[0039]实施例3
[0040]如图1所示，将实施例1中水浸后的焙烧物料通过振动筛以600rpm的振动频率，控制振幅为2mm，筛分10分钟，利用压力滤器将筛分后的焙烧物料过滤，设置过滤压力为0.5MPa，过滤速度为5L/min，得到含锂水溶液和镍钴锰渣;备用。
[0041]实施例4
[0042]如图1所示，将实施例2中水浸后的焙烧物料通过超声波振动筛以40kHz的频率进行筛分，时间为60分钟，利用压力滤器将筛分后的焙烧物料过滤，设置过滤压力为1.0MPa，过滤速度为10L/min，得到含锂水溶液和镍钴锰渣;备用。
[0043]实施例5
[0044]如图1所示，将实施例3中的镍钴锰渣按液固比为6的比例打入浸出槽，进行搅拌，设置搅拌速度为1500r/min，在10℃下混合搅拌60分钟;将硫酸和双氧水按比例加入步骤S5中的浸出槽，进行搅拌浸出，浸出温度控制在45℃，浸出时间60分钟，设置搅拌速度为1500r/min，在10℃下混合搅拌60分钟;将得到的浸出液进行压滤，过滤压力为0.4MPa，压滤后得到的滤渣打入洗渣槽进行洗渣，在洗渣过程中，使用去离子水进行三次冲洗，每次使用的水量为滤渣重量的2倍，洗渣后得到的滤渣作为报废渣，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水，备用。
[0045]表3实施例5镍钴锰渣浸出需要的原料配比
[0046]
硫酸5份双氧水15份去离子水300份
[0047]实施例6
[0048]如图1所示，将实施例4中的镍钴锰渣按液固比为10的比例打入浸出槽，进行搅拌，设置搅拌速度为1800r/min，在30℃下混合搅拌100分钟;将硫酸和双氧水按比例加入步骤S5中的浸出槽，进行搅拌浸出，浸出温度控制在65℃，浸出时间120分钟，设置搅拌速度为1600r/min，在30℃下混合搅拌100分钟;将得到的浸出液进行压滤，过滤压力为0.8MPa，压滤后得到的滤渣打入洗渣槽进行洗渣，在洗渣过程中，使用去离子水进行三次冲洗，每次使用的水量为滤渣重量的5倍，洗渣后得到的滤渣作为报废渣，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水，备用。
[0049]表4实施例5镍钴锰渣浸出需要的原料配比
[0050]
硫酸3份双氧水15份去离子水700份
[0051]实施例7
[0052]如图1所示，将实施例5中压滤得到的浸出液进行定向沉淀除杂，向除铁槽内按比例加入碳酸钠和碳酸镍进行除铁、铝并进行压滤，过滤压力为0.4MPa，压滤后得到铁铝渣和除铁铝后液，铁铝渣用硫酸和去离子水进行洗渣，洗渣后压滤得到的铁渣可作报废处理，洗渣水则打入中浸出槽内作为底水;将除铁铝后液通过加入10%的有机溶剂乙醇进行萃取除杂，得到铜、锰、锌溶液和镍、钴、锰反萃液产品。
[0053]表5实施例7浸出液除杂需要的原料配比
[0054]
[0055]
[0056]依据《YS/T 798-2012镍钴锰酸锂》使用电感耦合等离子体发射光谱进行金属离子浓度测定镍钴锰反萃液中各元素的含量，测试结果表明符合国家标准。
[0057]表6实施例7制备的镍钴锰反萃液的检测成分表
[0058]
项目含量镍(Ni)w%19.246钴(Co)w%17.615锰(Mn)w%21.365铜(Cu)w%7.549钠(Na)w%0.0176镁(Mg)w%0.0107钙(Ca)w%0.0086铁(Fe)w%0.0027锌(Zn)w%0.0013铜(Cu)w%0.0032
[0059]实施例8
[0060]如图1所示，将实施例6中压滤得到的浸出液进行定向沉淀除杂，向除铁槽内按比例加入碳酸钠和碳酸镍，使用改性聚苯乙烯作为沉淀剂，以提高除铁铝的选择性，反应温度为60℃，处理时间为90分钟。并进行压滤，过滤压力为0.8MPa，压滤后得到铁铝渣和除铁铝后液，铁铝渣用硫酸和去离子水进行洗渣，洗渣后压滤得到的铁渣可作报废处理，洗渣水则打入步骤S5中浸出槽内作为底水;将除铁铝后液通过加入12%的有机溶剂乙醇进行萃取除杂，得到铜、锰、锌溶液和镍、钴、锰反萃液产品。
[0061]表7实施例8浸出液除杂需要的原料配比
[0062]
[0063]
[0064]依据《YS/T 798-2012镍钴锰酸锂》使用电感耦合等离子体发射光谱进行金属离子浓度测定镍钴锰反萃液中各元素的含量，测试结果表明符合国家标准。
[0065]表8实施例8制备的镍钴锰反萃液的检测成分表
[0066]
项目含量镍(Ni)w%21.726钴(Co)w%18.975锰(Mn)w%13.426铜(Cu)w%7.537钠(Na)w%0.0278镁(Mg)w%0.0113钙(Ca)w%0.0045铁(Fe)w%0.0032锌(Zn)w%0.0004铜(Cu)w%0.0019
[0067]各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利保护范围。
说明书附图(1)
声明：
“从废旧镍钴锰酸锂电池材料中回收金属的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：江西省广德环保科技股份有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
