電解剝離—生物質(zhì)酸浸回收廢舊鋰離子電池中的鈷.pdf

1、針對(duì)廢舊鋰離子電池正極材料回收中一些關(guān)鍵難題，論文提出電解剝離-生物質(zhì)酸浸回收新工藝。研究采用硫酸檸檬酸為電解液，帶鋁箔的正極條為陰極，鉑電極為陽極，電解剝離-浸出，實(shí)現(xiàn)了電池粉與鋁箔剝離和部分鈷的浸出。收集殘余的浸出渣，采用燕麥秸稈粉為還原劑，用硫酸浸出渣中的鈷。新流程避免了酸浸出過程鋁箔的溶解帶來的后續(xù)分離鋁的難題，實(shí)現(xiàn)了鋁箔的資源化回收，另外新流程不需雙氧水為還原劑，過程簡單經(jīng)濟(jì)安全。
　　論文研究了電解-硫酸剝離浸出工藝動(dòng)

2、力學(xué)過程，研究表明浸出前期(5～30 min)符合縮核模型，表觀活化能為7.32 kJ/mol，后期(75～180min)為內(nèi)擴(kuò)散控制模型，表觀活化能17.05 kJ/mol。電解浸出實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于氧化鋁膜的溶解和氫氣泡的“吹動(dòng)”，正極電池粉在20～30 min從鋁箔上剝落，此后，鈷的浸出能力逐漸減弱，電流效率逐漸降低。電解剝離最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為:硫酸濃度20～30 g/L，檸檬酸濃度36g/L，電流密度為200 A/m2，電解剝離-浸出時(shí)

3、間為30 min。在此條件下可實(shí)現(xiàn)正極粉與鋁箔的分離，鈷的浸出率為40％左右，鋁箔溶解約2％，電流效率40～50％。
　　對(duì)于電解剝離后殘余的浸出渣，論文采用生物質(zhì)燕麥秸稈粉代替雙氧水作還原劑，用硫酸浸出。通過單因素實(shí)驗(yàn)，得到最佳工藝條件為:液固比為10，單位質(zhì)量電池渣所需麥稈粉用量0.7 g，硫酸濃度2 mol/L，溫度90℃，燕麥秸稈粉粒徑為60～100目，電池渣中鈷的浸出率在99％以上。為了降低浸出液中的COD，本文設(shè)計(jì)了三

4、級(jí)酸浸工藝，結(jié)果浸出液中Co2+的濃度達(dá)到50g/L以上，而COD濃度降至1.5 g/L左右。論文對(duì)生物質(zhì)酸浸過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果表明在浸出前期(0～20 min)為縮核模型，而浸出后期(30～150 min)受化學(xué)反應(yīng)控制為主的縮核模型控制。浸出前后粉渣的FT-IR檢測(cè)表明，燕麥秸稈粉含有豐富的木質(zhì)素、聚木糖、纖維素和半纖維素等的還原性物質(zhì)，在浸出過程能替代雙氧水還原浸出鈷。
　　浸出液采用草酸沉鈷，工藝條件為:pH值1～2