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(duì)鈷酸鋰浸出過(guò)程進(jìn)行電位-pH圖分析及動(dòng)力學(xué)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(guò)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(qiáng)堿的環(huán)境，并在理論上為L(zhǎng)iCoO<,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(jìn)入溶液

2、；(2)同時(shí)降低體系的電位和pH值，使LiCoO<,2>直接反應(yīng)為Co<'2+>進(jìn)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(jìn)入溶液。通過(guò)對(duì)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(shì)區(qū)域轉(zhuǎn)移，對(duì)于回收途徑(1)和(3)不利，而對(duì)回收途徑(

3、2)有利。 通過(guò)動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)在LiCoO<,2>的硫酸浸出過(guò)程，所得數(shù)據(jù)符合化學(xué)反應(yīng)控制模型，并得出反應(yīng)活化能為33.505k／mol，說(shuō)明表面化學(xué)反應(yīng)為反應(yīng)控制步驟。因此，導(dǎo)致了浸出速率緩慢，浸出率低，也說(shuō)明采用硫酸浸出無(wú)法有效的對(duì)LiCoO<,2>進(jìn)行回收；在硫酸加雙氧水的還原浸出過(guò)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(jī)理和歷程與硫酸浸出不同，反應(yīng)速率快、浸出時(shí)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(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，得到還原酸浸的實(shí)驗(yàn)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(shí)間120min，鈷的浸出率可達(dá)99％，而鋁的浸出率可以控制在35％左右；除鋁過(guò)程的實(shí)驗(yàn)條件為：溫度80℃、終點(diǎn)pH控制在5.5～6.0之間、陳化時(shí)間為30～60min，鋁可以除去，而鈷的損失低于2％；沉鈷過(guò)程的