鈷酸鋰廢極片浸出工藝及基礎(chǔ)研究.pdf

1、本論文歸納了廢舊鋰離子二次電池回收的現(xiàn)狀。對鈷酸鋰浸出過程進行電位-pH圖分析及動力學研究，根據(jù)所得結(jié)果確定了濕法回收鈷酸鋰廢極片的新工藝流程。 通過Li-Co-H<,2>0體系電位-pH圖分析得知，LiCoO<,2>穩(wěn)定存在于弱酸和強堿的環(huán)境，并在理論上為LiCoO<,2>浸出提供了三條途徑：(1)保持體系電位不變，降低體系pH值，使LiC<,o>O<,2>轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物Co(OH)<,3>，然后轉(zhuǎn)化為Co<'2+>進入溶液

2、；(2)同時降低體系的電位和pH值，使LiCoO<,2>直接反應(yīng)為Co<'2+>進入溶液；(3)首先降低體系的電位，使LiCoO<,2>轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)物Co(OH)<,2>，然后再降低體系的pH值，使Co(OH)<,2>轉(zhuǎn)化為Co<,2+>進入溶液。通過對常溫下和333K溫度下Li-Co-H<,2>O體系電位-pH圖比較，發(fā)現(xiàn)：溫度升高，LiCoO<,2>的穩(wěn)定區(qū)域向低pH值和低電勢區(qū)域轉(zhuǎn)移，對于回收途徑(1)和(3)不利，而對回收途徑(

3、2)有利。 通過動力學研究，發(fā)現(xiàn)在LiCoO<,2>的硫酸浸出過程，所得數(shù)據(jù)符合化學反應(yīng)控制模型，并得出反應(yīng)活化能為33.505k／mol，說明表面化學反應(yīng)為反應(yīng)控制步驟。因此，導致了浸出速率緩慢，浸出率低，也說明采用硫酸浸出無法有效的對LiCoO<,2>進行回收；在硫酸加雙氧水的還原浸出過程中，LiCoO<,2>和雙氧水在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)機理和歷程與硫酸浸出不同，反應(yīng)速率快、浸出時間短，浸出率大大高于酸性浸出

4、。 根據(jù)上面結(jié)果，確定了鈷酸鋰廢極片回收的新工藝，工藝流程分為還原酸浸、除鋁、沉鈷、煅燒四步。通過單因素實驗，得到還原酸浸的實驗條件為：液固比6:1、硫酸濃度2.0mol／L、雙氧水1.2mL／(g原料)、溫度60℃、時間120min，鈷的浸出率可達99％，而鋁的浸出率可以控制在35％左右；除鋁過程的實驗條件為：溫度80℃、終點pH控制在5.5～6.0之間、陳化時間為30～60min，鋁可以除去，而鈷的損失低于2％；沉鈷過程的