先之進自動化：詳解廢舊鋰離子動力電池的回收技術(shù)，漲知識（七）

2.3.2 分離提純過程

　　分離提純過程主要有化學沉淀法，溶劑萃取法，電化學法，目的在于對浸出液中的重金屬離子(Co2+、Li+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、Al3+等)進行分離提純回收。

　　(1)化學沉淀法

　　化學沉淀法是向浸出液中添加特定的沉淀劑[43]，將浸出液中的金屬離子沉淀出來，得到相應的金屬化合物產(chǎn)品?；瘜W沉淀法的核心是控制好溶液的 pH，在不同的 pH 下，沉淀出相應的金屬離子。常見的沉淀劑有氫氧化鈉(NaOH)、高錳酸鉀(KMnO4)、草酸銨((NH4)2C2O4)、丁二酮肟(C4H8N2O2)、碳酸鈉(Na2CO3)等。

　　圖 6 化學沉淀法回收浸出液中有價金屬離子工藝流程

　　Wang 等 [44] 將 NaOH、KMnO4、Na2CO3 幾種沉淀劑聯(lián)合使用，沉淀回收浸出液中(Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+)，后得到 Ni(OH)2、Co(OH)2、MnO2、Li2CO3 沉淀產(chǎn)品，Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+ 的回收率分別為 97.43%、96.94%、98.23%、96.97%，回收流程如圖 6 所示。

　　Nayl 等 [28] 以 NaOH 和 Na2CO3 作為沉淀劑，通過調(diào)節(jié)浸出液的 pH 沉淀回收浸出液中的重金屬離子。首先通過添加 NaOH 調(diào)節(jié)浸出液的 pH 至 7.5，加入 Na2CO3，沉 Mn2+，得到 MnCO3 沉淀;調(diào)節(jié) pH 至 9.0，加入 Na2CO3，沉 Ni2+，得 NiCO3 沉淀;調(diào)節(jié) pH 至11~12，沉 Co2+，得到 Co(OH)2，后加入 Na2CO3，沉 Li+，得到 Li2CO3 沉淀。Mn2+、 Ni2+、Co2+、Li+ 的回收率分別為 97.8%、99.4%、99.6%、98.8%。雖然后得到的各個金屬離子的回收率很高，但由于這些離子都能與 Na2CO3 反應并生成沉淀， 并且 NaOH 也會使其中的部分金屬離子生成沉淀，利用 NaOH 調(diào)節(jié) pH 然后利用 Na2CO3 作為沉淀劑會導致終得到的沉淀產(chǎn)品不純。

　　Li 等[45]采用沉淀法來回收廢舊鈷酸鋰電池浸出液中的 Co2+，通過添加 NaOH 調(diào)節(jié)浸出液的 pH 至 4.5~6.0， Co2+ 的回收率為 99.3%，將 pH 調(diào)至 7 時，溶液中的 Fe3+、Cu2+、Al3+ 的回收率分被為 91.5%、92.7%、95.6%。

　　化學沉淀法只需控制溶液的 pH， 加入特定的沉淀劑，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，回收率較高，成本較低。但由于浸出液含有多種金屬離子，在沉淀過程中不可避免的會出現(xiàn)幾種離子共同沉淀的情況，從而導致后得到的沉淀產(chǎn)品中含有雜質(zhì)，純度不高。

　　(2)溶劑萃取法

　　溶劑萃取法是目前常用的回收浸出液中有價金屬離子的方法，即利用特定的有機溶劑與溶液中的有價金屬離子(Ni2+、Co2+、 Mn2+等)形成配合物，從而對金屬離子進行分離回收。常用的萃取劑有(2，4，4-三甲基戊基) 膦酸(Cyanex272)、(2-乙基己基膦酸-單-2-乙基己基)酯(PC88A)、(2-乙基己基磷酸單-2-乙基)己酯(P507)、三辛胺(TOA)、二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)。根據(jù)文獻報道，將沉淀法與萃取法聯(lián)合回收浸出液中的有價金屬離子，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)勢，可以有效提高有價金屬離子的回收率 [46]。

　　圖 7 溶劑萃取法與沉淀法結(jié)合回收浸出液中有價金屬離子工藝流程

　　Kang 等 [47]的研究表明，選用 0.4 mol/L Cyanex272 作為萃取劑，在 pH=6.0 時，Co/Li 以及 Co/Ni 的分離率可以達到 75% 以上，在 O/A=2 時，Co 的分離率可以達到 99.9%，后 Co2+ 的回收率為 92%。Jha等[48]以 15% 的 Cyanex272 作為萃取劑， 3% 的乙葵醇和煤油作為稀釋劑，用來萃取回收浸出液的 Co2+，控制 O/A=1，萃取 5min，后 Co2+ 的回收率達到 99.99%。

　　Suzuki 等 [49] 建立了分級回收浸出液中重金屬離子的方法，用來回收富含 Co2+、Cu2+、Li+、Al3+，使用 H2SO4和 NaOH 來調(diào)節(jié) pH，在 pH=1.5~2.0 時，采用 Acorga M5640 來萃取 Cu2+;調(diào)節(jié) pH=2.5~3.0，用 PC88A 來萃取 Al3+;調(diào)節(jié) pH=5.5~6.0，采用 PC88A 和 TOA 協(xié)同萃取 Co2+，后加入 Na2CO3 來沉淀溶液中的 Li+。得到各種重金屬離子的回收率達到 98%以上。

　　Chen 等 [50] 以 C4H8N2O2， (NH4)2C2O4， Na2CO3 為沉淀劑，以 D2EHPA 為萃取劑來回收浸出液中的 Ni2+，Co2+，Mn2+，Li+，F(xiàn)e3+，回收流程如圖 7 所示。后得到 Ni2+、Co2+、Mn2+、Li+的回收率分別為 98.7%、98.2%、97.1%、81.0%。