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CN111115712A - 一种分解钴酸锂的方法 - Google Patents

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CN111115712A
CN111115712A CN201911348285.7A CN201911348285A CN111115712A CN 111115712 A CN111115712 A CN 111115712A CN 201911348285 A CN201911348285 A CN 201911348285A CN 111115712 A CN111115712 A CN 111115712A
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赵世福
顾三奎
刘怀意
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    • C01G51/06—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
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Abstract

本发明属于锂电池回收利用技术领域，具体涉及一种分解钴酸锂的方法。一种分解钴酸锂的方法，包括以下步骤：（1）将钴酸锂、尿素加入水中，搅拌均匀后，缓慢加入浓H2SO4，并在80‑90℃下搅拌4‑5h，继而过滤，得红色滤液和黑色残渣；（2）向步骤（1）中的红色滤液中加入固体碳酸钠，调节pH至3.5‑4.0，在95‑100℃下，加热10‑15min，过滤得红色滤液和滤渣，再向红色滤液中加固体碳酸钠调节pH至7.0‑8.0，得红色碳酸钴沉淀和无色滤液；（3）向步骤（2）中的无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至10.0‑11.0，得白色碳酸锂沉淀。本发明提供的分解钴酸锂的方法，操作简便、环境友好、钴和锂回收率高。

Description

一种分解钴酸锂的方法
技术领域
本发明属于锂电池回收利用技术领域，具体涉及一种分解钴酸锂的方法。
背景技术
目前市面上废旧锂电池越来越多，高效地回收废旧锂电池中的锂和钴具有很好的环保效益和经济效益。废旧锂电池中的锂和钴是以钴酸锂（LiCoO2）的形式存在，其中的钴是三价钴，在分解钴酸锂时必须加入适当的还原剂。中国专利（申请号201710569042.0）公开了用柠檬酸和硫代硫酸钠回收废旧钴酸锂电池正极材料中有价金属的方法，选择了用硫代硫酸钠作还原剂，其作还原剂具有反应速度快、钴酸锂分解率高的优点，但是用硫代硫酸钠作还原剂有很大的缺陷：一是反应会产生硫单质和二氧化硫气体，从而危害身体健康、腐蚀生产设备并带来很严重的环保问题；二是硫代硫酸钠的阳离子Na+反应后会生成钠盐，钠盐的分离去除需产生相应的成本，还可能影响锂、钴产品的纯度和回收率。因此，现有的分解钴酸锂的方法需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简便、环境友好、回收率高的分解钴酸锂的方法。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种分解钴酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、尿素加入水中，搅拌均匀后，缓慢加入浓H2SO4，并在80-90℃下搅拌4-5h，继而过滤，得红色滤液和黑色残渣；
（2）向步骤（1）中的红色滤液中加入固体碳酸钠，调节pH至3.5-4.0，在95-100℃下，加热10-15min，过滤得红色滤液和滤渣，再向红色滤液中加固体碳酸钠调节pH至7.0-8.0得红色碳酸钴沉淀和无色滤液；
（3）向步骤（2）中的无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至10.0-11.0，得白色碳酸锂沉淀。
进一步地，所述的步骤（1）中钴酸锂、尿素、水和浓H2SO4的质量体积比为20-90g∶1-6g∶100-800ml∶10-80ml。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的分解钴酸锂的方法，利用尿素作还原剂的反应方程式为：
6LiCoO2 + CO（NH2）2 + 9H2SO4 = 6CoSO4 + 3Li2SO4 + N2 + 11H2O + CO2
从反应方程式可以看出，尿素、钴酸锂和硫酸的氧化还原反应生成硫酸钴和硫酸锂，同时产生无毒无害的氮气气体、二氧化碳气体以及水。本发明的方法简便易行，不仅无硫单质、二氧化硫气体等有害物质产生，环境友好，而且减少了生产过程中钠盐的加入量，节约后续处理钠盐的成本。
本发明步骤（1）中黑色残渣主要是碳杂质，步骤（1）中红色滤液通过加入固体碳酸钠调节pH至3.5-4.0，可去除铁、锰和铝等杂质，步骤（2）中红色滤液再次加入固体碳酸钠调节pH至7.0-8.0，可分离出红色碳酸钴沉淀，最后无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至10.0-11.0，能得到白色碳酸锂沉淀，三次调节的pH值区别较大，不会出现钴和锂两种金属的交叉沉淀现象，保证碳酸钴和碳酸锂的纯度。经过电感耦合等离子体光谱仪（ICP）检测和计算，红色碳酸钴沉淀的纯度大于99%，钴的回收率为大于98%，白色碳酸锂沉淀的纯度大于99%，锂的回收率大于98%，本发明所提供的分解钴酸锂的方法，碳酸钴和碳酸锂的纯度高，钴和锂回收率高。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的内容并不限于此。
实施例1
一种分解钴酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、尿素加入水中，搅拌均匀后，缓慢加入浓H2SO4，其中钴酸锂、尿素、水和浓H2SO4的质量体积比为20g∶1g∶100ml∶10ml，并在80℃下搅拌4h，继而过滤，得红色滤液和黑色残渣；
（2）向步骤（1）中的红色滤液中加入固体碳酸钠，调节pH至3.5，在95℃下，加热10min，过滤得红色滤液和滤渣，再向红色滤液中加固体碳酸钠调节pH至7.0得红色碳酸钴沉淀和无色滤液；
（3）向步骤（2）中的无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至10.0，得白色碳酸锂沉淀。
采用ICP检测碳酸钴的纯度为99.18%，钴的回收率为98.3%。
采用ICP检测碳酸锂的纯度为99.13%，锂的回收率为98.5%。
实施例2
一种分解钴酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、尿素加入水中，搅拌均匀后，缓慢加入浓H2SO4，其中钴酸锂、尿素、水和浓H2SO4的质量体积比为55g∶3.5g∶450ml∶45ml，并在85℃下搅拌4.5h，继而过滤，得红色滤液和黑色残渣；
（2）向步骤（1）中的红色滤液中加入固体碳酸钠，调节pH至3.8，在98℃下，加热13min，过滤得红色滤液和滤渣，再向红色滤液中加固体碳酸钠调节pH至7.5得红色碳酸钴沉淀和无色滤液；
（3）向步骤（2）中的无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至10.5，得白色碳酸锂沉淀。
采用ICP检测碳酸钴的纯度为99.26%，钴的回收率为98.6%。
采用ICP检测碳酸锂的纯度为99.14%，锂的回收率为98.8%。
实施例3
一种分解钴酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、尿素加入水中，搅拌均匀后，缓慢加入浓H2SO4，其中钴酸锂、尿素、水和浓H2SO4的质量体积比为90g∶6g∶800ml∶80ml，并在90℃下搅拌5h，继而过滤，得红色滤液和黑色残渣；
（2）向步骤（1）中的红色滤液中加入固体碳酸钠，调节pH至4.0，在100℃下，加热15min，过滤得红色滤液和滤渣，再向红色滤液中加固体碳酸钠调节pH至8.0得红色碳酸钴沉淀和无色滤液；
（3）向步骤（2）中的无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至11.0，得白色碳酸锂沉淀。
采用ICP检测碳酸钴的纯度为99.31%，钴的回收率为98.8%。
采用ICP检测碳酸锂的纯度为99.43%，锂的回收率为98.3%。

Claims (2)

1.一种分解钴酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钴酸锂、尿素加入水中，搅拌均匀后，缓慢加入浓H2SO4，并在80-90℃下搅拌4-5h，继而过滤，得红色滤液和黑色残渣；
（2）向步骤（1）中的红色滤液中加入固体碳酸钠，调节pH至3.5-4.0，在95-100℃下，加热10-15min，过滤得红色滤液和滤渣，再向红色滤液中加固体碳酸钠调节pH至7.0-8.0得红色碳酸钴沉淀和无色滤液；
（3）向步骤（2）中的无色滤液中加入固体碳酸钠调节pH至10.0-11.0，得白色碳酸锂沉淀。
2.根据权利要求1所述的分解钴酸锂的方法，其特征在于，所述的步骤（1）中钴酸锂、尿素、水和浓H2SO4的质量体积比为20-90g∶1-6g∶100-800ml∶10-80ml。
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CN113430395A (zh) * 2021-06-30 2021-09-24 天津市职业大学 一种用锂离子筛在废旧锂离子电池材料中提锂的方法

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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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