阅读说明：本技术 一种回收废旧锂电池制作高纯氢氧化物的方法 (Method for preparing high-purity hydroxide by recycling waste lithium batteries ) 是由 张松柏 陈明忠 于 2020-05-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种回收废旧锂电池制作高纯氢氧化物的方法,涉及氢氧化物制备技术领域,该方法包括如下步骤：将废旧锂电池粉末溶解过滤洗涤后得到滤液备用；加入氯酸钠粉末,机械搅拌20-30min后调节溶液pH值为3-4.5,得到氢氧化铁胶体；调节溶液pH值为6.5-8.5,得到氢氧化铝胶体；将氢氧化铝胶体放入氢氧化钠溶液中溶解后过滤；浓缩滤液,再调节pH为5-6,静置,抽滤收集氢氧化铝固体。本发明中通过调节混合溶液至pH值为3.5-4.0,能够使氢氧化铁胶体析出量达到最大；通过调节混合溶液至pH为4.0-5.2,能够使氢氧化铝胶体析出量最大；通过对氢氧化铝胶体进行碱溶解和酸沉淀,能够提高氢氧化铝沉淀的纯度。(The invention discloses a method for preparing high-purity hydroxide by recycling waste lithium batteries, which relates to the technical field of hydroxide preparation, and comprises the following steps: dissolving, filtering and washing waste lithium battery powder to obtain filtrate for later use; adding sodium chlorate powder, mechanically stirring for 20-30min, and adjusting the pH value of the solution to 3-4.5 to obtain ferric hydroxide colloid; adjusting the pH value of the solution to 6.5-8.5 to obtain aluminum hydroxide colloid; putting the aluminum hydroxide colloid into a sodium hydroxide solution for dissolving and then filtering; concentrating the filtrate, adjusting pH to 5-6, standing, and vacuum filtering to collect aluminum hydroxide solid. In the invention, the precipitation amount of the ferric hydroxide colloid can be maximized by adjusting the pH value of the mixed solution to 3.5-4.0; the precipitation amount of the aluminum hydroxide colloid can be maximized by adjusting the pH of the mixed solution to 4.0-5.2; the purity of the aluminum hydroxide precipitate can be improved by carrying out alkali dissolution and acid precipitation on the aluminum hydroxide colloid.)

一种回收废旧锂电池制作高纯氢氧化物的方法

技术领域

本发明涉及氢氧化物制备技术领域，具体是一种回收废旧锂电池制作高纯氢氧化物的方法。

背景技术

废旧锂电池电极片和外壳中含有锂元素、磷元素、铁元素和铝元素，其中锂元素和磷元素为主要含量，其回收工艺较为成熟。而铁元素和铝元素目前回收工艺尚不成熟。但是在废旧锂电池电极片和外壳中，铁元素和铝元素含量较大，而且这两种元素是非常常见的金属元素，其化合物和单质在建筑、交通等各行各业均有使用价值。在废旧锂电池电极片和外壳回收过程中，如果直接将含有铁元素和铝元素的废液抛弃，既会对环境造成影响，又会产生浪费。废旧锂电池电极片和外壳中铁元素经过合理回收工艺能够生成氢氧化铁，氢氧化铁能够制备成纳米尺寸材料三氧化铁，三氧化铁纳米材料具有良好的吸收紫外线功能和屏蔽效应。三氧化铁可以用作添加剂添加到高档漆料或者涂料中。废旧锂电池电极片中铝元素能够生成氢氧化铝，氢氧化铝是一种非常重要的工业生产原材料。

现有废旧锂电池电极片和外壳中铁元素和铝元素回收工艺还存在铁元素和铝元素回收率较低，氢氧化铝回收物中含有杂质等，所以需要提供一种方法，以获得高纯氢氧化物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回收废旧锂电池制作高纯氢氧化物的方法，以解决上述技术问题。

一种回收废旧锂电池制作高纯氢氧化物的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一、将废旧锂电池粉末放入由水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠混合溶液中，所述废旧锂电池粉末与混合溶液质量比为1:12-15，机械搅拌均匀后，升温至30-40℃，浸泡45-50min，得到混合液，过滤洗涤后将滤液和洗涤液混合备用；

步骤二、将滤液加热至35-40℃，加入氯酸钠粉末，机械搅拌20-30min，加入含有氨质量分数为0.3-0.5%，含有丙酮质量分数为25-35%，剩余成分为水的氨的丙酮混合水溶液直至溶液pH值保持为3.5-4.0，得到氢氧化铁胶体，过滤后采用乙醇冲洗洗涤；继续向滤液中滴加水的氨的丙酮混合水溶液直至并保持溶液pH值为4.0-5.2，静置得到氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体采用乙醇溶液冲洗洗涤；

步骤三、将氢氧化铁胶体放入烘箱中烘干，烘干温度为45-55℃，烘至氢氧化铁胶体粉末质量不再变化停止，得到氢氧化铁粉末；

步骤四、将洗涤后的氢氧化铝胶体放入pH值为11-13的氢氧化钠溶液中，机械搅拌至沉淀不再减少后过滤，最后再用去离子水洗涤；

步骤五、将所得滤液和洗涤液混合后浓缩至水的质量分数为25-30%，然后再加入稀硫酸调节pH为5-6，静置，抽滤收集氢氧化铝固体，采用乙醇洗涤氢氧化铝固体，将洗涤干净的氢氧化铝固体放入烘箱中烘干5-6h，烘干温度为45-55℃，直至重量不再降低即可得到氢氧化铝固体粉末。

作为一种优选方案，上述步骤一中水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠质量比为10-20:1-3:2-5:2-5，所述水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠混合顺序为先将水、双氧水和亚硫酸钠混合，机械搅拌均匀，再静置20-30min，最后再将浓硫酸缓慢添加到混合溶液中。

作为一种优选方案，上述步骤一中废旧锂电池粉末具体制备方法为将不合格锂电池卷芯和报废锂电池破碎筛选出粒径为0.1-1mm的粉末，被截留的粉末返回继续研磨。

作为一种优选方案，上述步骤二中氯酸钠加入量为混合溶液总质量的1-1.5%。

作为一种优选方案，上述步骤一中采用去离子水洗涤2-3次。

作为一种优选方案，上述步骤四中浓缩温度为100-120℃，压力为0.1Mpa。

作为一种优选方案，上述步骤四中氢氧化钠pH值为12.5。

作为一种优选方案，上述步骤二中氢氧化铁胶体沉淀时，滴加氨的丙酮混合水溶液直至并保持pH值3.5-4.0为止；所述氢氧化铝胶体沉淀时，滴加氨的丙酮混合水溶液直至并保持pH值为4.0-5.2。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中通过加入氯酸钠能够将二价铁离子氧化成三价铁离子，通过先采用氨调节混合溶液至pH值为3.5-4.0，能够使氢氧化铁胶体析出量达到最大；通过采用氨调节混合溶液至pH为4.0-5.2，能够使氢氧化铝胶体析出量最大；通过对氢氧化铝胶体进行碱溶解和酸沉淀，能够将氢氧化铝沉淀中含有的不溶于碱的杂质沉淀去除，提高氢氧化铝沉淀的纯度。

具体实施方式

下面将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做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。

实施例一

水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠按照质量比为10:1:2:2配制混合溶液，具体配置过程如下：先将水、双氧水和亚硫酸钠混合，机械搅拌均匀，再静置20min，最后再将浓硫酸缓慢添加到混合溶液中，浓硫酸添加过程中保持缓慢机械搅拌；废旧锂电池粉末具体制备方法为将不合格锂电池卷芯和报废锂电池破碎筛选出粒径为0.1-1mm的粉末，被截留的粉末返回继续研磨；

将废旧锂电池粉末与混合溶液按照质量比为1:12混合后机械搅拌均匀后，升温至30℃，浸泡45min，得到混合液，过滤后采用去离子水洗涤2次后将滤液和洗涤液混合备用；将滤液加热至35℃，加入氯酸钠粉末，氯酸钠加入量为混合溶液总质量的1%，机械搅拌20min，加入含有氨质量分数为0.3%，含有丙酮质量分数为25%，剩余成分为水的氨的丙酮混合水溶液直至溶液pH值保持为3.5，得到氢氧化铁胶体，过滤后采用乙醇冲洗洗涤；继续向滤液中滴加水的氨的丙酮混合水溶液直至并保持溶液pH值为4.0，静置得到氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体采用乙醇溶液冲洗洗涤；

将氢氧化铁胶体放入烘箱中烘干，烘干温度为55℃，烘至氢氧化铁胶体粉末质量不再变化停止；将洗涤后的氢氧化铝胶体放入pH值为13的氢氧化钠溶液中，机械搅拌至沉淀不再减少后过滤，最后再用去离子水洗涤；将所得滤液和洗涤液混合后在温度为120℃，压力为0.1Mpa条件下浓缩至水的质量分数为30%，然后再加入稀硫酸调节pH为6，静置，抽滤收集氢氧化铝固体，采用乙醇洗涤氢氧化铝固体，将洗涤干净的氢氧化铝固体放入烘箱中烘干6h，烘干温度为55℃，直至重量不再降低即可得到氢氧化铝固体粉末。

实施例二

水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠按照质量比为20:3:5:5配制混合溶液，具体配置过程如下：先将水、双氧水和亚硫酸钠混合，机械搅拌均匀，再静置30min，最后再将浓硫酸缓慢添加到混合溶液中，浓硫酸添加过程中保持缓慢机械搅拌；废旧锂电池粉末具体制备方法为将不合格锂电池卷芯和报废锂电池破碎筛选出粒径为1mm的粉末，被截留的粉末返回继续研磨；

将废旧锂电池粉末与混合溶液按照质量比为1:15混合后机械搅拌均匀后，升温至40℃，浸泡50min，得到混合液，过滤后采用去离子水洗涤3次后将滤液和洗涤液混合备用；将滤液加热至40℃，加入氯酸钠粉末，氯酸钠加入量为混合溶液总质量的1.5%，机械搅拌30min，加入含有氨质量分数为0.5%，含有丙酮质量分数为35%，剩余成分为水的氨的丙酮混合水溶液直至溶液pH值保持为4.0，得到氢氧化铁胶体，过滤后采用乙醇冲洗洗涤；继续向滤液中滴加水的氨的丙酮混合水溶液直至并保持溶液pH值为5.2，静置得到氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体采用乙醇溶液冲洗洗涤；

将氢氧化铁胶体放入烘箱中烘干，烘干温度为55℃，烘至氢氧化铁胶体粉末质量不再变化停止；将洗涤后的氢氧化铝胶体放入pH值为13的氢氧化钠溶液中，机械搅拌至沉淀不再减少后过滤，最后再用去离子水洗涤；将所得滤液和洗涤液混合后在温度为120℃，压力为0.1Mpa条件下浓缩至水的质量分数为30%，然后再加入稀硫酸调节pH为6，静置，抽滤收集氢氧化铝固体，采用乙醇洗涤氢氧化铝固体，将洗涤干净的氢氧化铝固体放入烘箱中烘干6h，烘干温度为55℃，直至重量不再降低即可得到氢氧化铝固体粉末。

实施例三

水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠按照质量比为12:1:2:2配制混合溶液，具体配置过程如下：先将水、双氧水和亚硫酸钠混合，机械搅拌均匀，再静置22min，最后再将浓硫酸缓慢添加到混合溶液中，浓硫酸添加过程中保持缓慢机械搅拌；废旧锂电池粉末具体制备方法为将不合格锂电池卷芯和报废锂电池破碎筛选出粒径为0.2mm的粉末，被截留的粉末返回继续研磨；

将废旧锂电池粉末与混合溶液按照质量比为1:13混合后机械搅拌均匀后，升温至32℃，浸泡46min，得到混合液，过滤后采用去离子水洗涤2次后将滤液和洗涤液混合备用；将滤液加热至37℃，加入氯酸钠粉末，氯酸钠加入量为混合溶液总质量的1.1%，机械搅拌22min，加入含有氨质量分数为0.4%，含有丙酮质量分数为27%，剩余成分为水的氨的丙酮混合水溶液直至溶液pH值保持为3.5，得到氢氧化铁胶体，过滤后采用乙醇冲洗洗涤；继续向滤液中滴加水的氨的丙酮混合水溶液直至并保持溶液pH值为7.0，静置得到氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体采用乙醇溶液冲洗洗涤；

将氢氧化铁胶体放入烘箱中烘干，烘干温度为47℃，烘至氢氧化铁胶体粉末质量不再变化停止；将洗涤后的氢氧化铝胶体放入pH值为12的氢氧化钠溶液中，机械搅拌至沉淀不再减少后过滤，最后再用去离子水洗涤；将所得滤液和洗涤液混合后在温度为105℃，压力为0.1Mpa条件下浓缩至水的质量分数为26%，然后再加入稀硫酸调节pH为5.5，静置，抽滤收集氢氧化铝固体，采用乙醇洗涤氢氧化铝固体，将洗涤干净的氢氧化铝固体放入烘箱中烘干5.5h，烘干温度为50℃，直至重量不再降低即可得到氢氧化铝固体粉末。

实施例四

水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠按照质量比为15:2:4:4配制混合溶液，具体配置过程如下：先将水、双氧水和亚硫酸钠混合，机械搅拌均匀，再静置28min，最后再将浓硫酸缓慢添加到混合溶液中，浓硫酸添加过程中保持缓慢机械搅拌；废旧锂电池粉末具体制备方法为将不合格锂电池卷芯和报废锂电池破碎筛选出粒径为0.1-1mm的粉末，被截留的粉末返回继续研磨；

将废旧锂电池粉末与混合溶液按照质量比为1:14混合后机械搅拌均匀后，升温至38℃，浸泡49min，得到混合液，过滤后采用去离子水洗涤3次后将滤液和洗涤液混合备用；将滤液加热至39℃，加入氯酸钠粉末，氯酸钠加入量为混合溶液总质量的1.4%，机械搅拌28min，加入含有氨质量分数为0.4%，含有丙酮质量分数为34%，剩余成分为水的氨的丙酮混合水溶液直至溶液pH值保持为4.0，得到氢氧化铁胶体，过滤后采用乙醇冲洗洗涤；继续向滤液中滴加水的氨的丙酮混合水溶液直至并保持溶液pH值为4.5，静置得到氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体采用乙醇溶液冲洗洗涤；

将氢氧化铁胶体放入烘箱中烘干，烘干温度为50℃，烘至氢氧化铁胶体粉末质量不再变化停止；将洗涤后的氢氧化铝胶体放入pH值为12的氢氧化钠溶液中，机械搅拌至沉淀不再减少后过滤，最后再用去离子水洗涤；将所得滤液和洗涤液混合后在温度为110℃，压力为0.1Mpa条件下浓缩至水的质量分数为27%，然后再加入稀硫酸调节pH为4.5，静置，抽滤收集氢氧化铝固体，采用乙醇洗涤氢氧化铝固体，将洗涤干净的氢氧化铝固体放入烘箱中烘干5.5h，烘干温度为50℃，直至重量不再降低即可得到氢氧化铝固体粉末。

实施例五。

水、浓硫酸、双氧水和亚硫酸钠按照质量比为18:2:4:3配制混合溶液，具体配置过程如下：先将水、双氧水和亚硫酸钠混合，机械搅拌均匀，再静置29min，最后再将浓硫酸缓慢添加到混合溶液中，浓硫酸添加过程中保持缓慢机械搅拌；废旧锂电池粉末具体制备方法为将不合格锂电池卷芯和报废锂电池破碎筛选出粒径为0.1-1mm的粉末，被截留的粉末返回继续研磨；

将废旧锂电池粉末与混合溶液按照质量比为1:15混合后机械搅拌均匀后，升温至38℃，浸泡48min，得到混合液，过滤后采用去离子水洗涤3次后将滤液和洗涤液混合备用；将滤液加热至38℃，加入氯酸钠粉末，氯酸钠加入量为混合溶液总质量的1.4%，机械搅拌28min，加入含有氨质量分数为0.4%，含有丙酮质量分数为34%，剩余成分为水的氨的丙酮混合水溶液直至溶液pH值保持为3.5，得到氢氧化铁胶体，过滤后采用乙醇冲洗洗涤；继续向滤液中滴加水的氨的丙酮混合水溶液直至并保持溶液pH值为5.0，静置得到氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体采用乙醇溶液冲洗洗涤；

将氢氧化铁胶体放入烘箱中烘干，烘干温度为50℃，烘至氢氧化铁胶体粉末质量不再变化停止；将洗涤后的氢氧化铝胶体放入pH值为12的氢氧化钠溶液中，机械搅拌至沉淀不再减少后过滤，最后再用去离子水洗涤；将所得滤液和洗涤液混合后在温度为115℃，压力为0.1Mpa条件下浓缩至水的质量分数为29%，然后再加入稀硫酸调节pH为4.5，静置，抽滤收集氢氧化铝固体，采用乙醇洗涤氢氧化铝固体，将洗涤干净的氢氧化铝固体放入烘箱中烘干5-6h，烘干温度为50℃，直至重量不再降低即可得到氢氧化铝固体粉末。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。