废旧锂离子电池回收利用：镍协同萃取法实现过渡金属综合回收

废旧锂离子电池回收利用：镍协同萃取法实现过渡金属综合回收

【论文链接】

【作者单位】

中国科学院长春应用化学研究所

抽象的

废旧锂离子电池回收利用不仅能产生生态效益，还能实现低碳能源转换。本文提出一种Ni（镍）协同萃取法，从废旧锂离子电池浸出液中综合回收过渡金属。

考察了HEH(EH)P和混合萃取剂对Ni2+、Co2+、Mn2+的萃取效果,发现HEH(EH)P和混合萃取剂对Ni2+有较强的协同萃取作用,可实现对Ni2+、Co2+、Mn2+的萃取;对Co2+和Mn2+有协同萃取作用。

结合斜率分析、红外光谱和核磁共振波谱结果，阐明了混合萃取剂协同萃取Ni2+的机理。)三级逆流萃取、0.05mol/L硫酸洗涤工艺，Ni2+、Co2+、Mn2+的综合回收率分别为99.18%、99.02%、99.93%，而Li​​+的损失率仅为0.27%。在O/A=2.5/1条件下，采用三级HCl逆流反萃取，Ni2+、Co2+和Mn2+完全脱除。协同萃取体系经5次循环后仍表现出良好的重复使用性。

【实验方法】

在萃取、洗涤和反萃取实验中，除非另有说明，有机相（新鲜或装载）和水相（废LiBS浸出液、洗涤剂或反萃取剂）按相比例在分液漏斗中混合。相分离后，采用电感耦合等离子体发射光谱法测定萃取、洗涤或反萃取前后水相中的金属浓度，根据质量衡算得到有机相中的金属浓度。

【图片摘录】

【主要结论】

首次将HEH(EH)P组成的镍协同萃取体系应用于废旧锂离子电池浸出液中过渡金属的综合回收与再利用，主要研究内容如下：

(1)首次考察了单一HEH(EH)P和HEH(EH)P的萃取效果，HEH(EH)P对Ni2+、Co2+、Mn2+均有良好的共萃取性能，且随着HEH(EH)P浓度的增加，有利于Ni2+、Co2+、Mn2+和Li+的萃取，但分离系数βNi/Li仅为5.86，对Li+的选择性较差，对Li的萃取有抑制作用，表现出对Ni2+和Li+的分离系数较高，但对Mn2+的选择性较低，萃取效率低。

(2)研究了HEH(EH)P-萃取剂对有价金属的协同萃取分离能力。HEH(EH)P和萃取剂混合体系对Ni2+和Co2+的萃取有正协同作用，对Mn2+和Li+的萃取有正协同作用，而对Ni2+、Co2+与HeH(EH)P的萃取有负协同作用。当XHEH(EH)P=0.7时βMe/Li(Min)达最大值25。因此，摩尔比为7:3的HeH(EH)P和萃取剂适用于Ni2+、Co2+、Mn2+的共萃取并将这3种金属离子与Li+分离。

(3)根据斜率分析、红外光谱、核磁共振谱的结果,解释了混合萃取剂协同萃取Ni2+的机理,并确定该过程符合阳离子交换机理。

（4）考察了萃取剂总浓度、相比（O/A）、接触时间对金属离子萃取率的影响，确定了最佳萃取条件：P507-总浓度为1.5 mol/L（XP507=0.7）、相比（O/A）为1、接触时间为15 min。在最佳萃取条件下，Ni2+、Co2+、Mn2+和Li+的单级萃取率分别为86.1%、95.8%、99.5%和4.29%。

(5)在O/A=1.1/1条件下进行三级逆流萃取，Ni2+、Co2+、Mn2+的萃取率均大于99.9%，而Li​​+的共萃取率仅为2.57%。

(6)在相比(O/A)为10、0.05 mol/L H2SO4条件下，负载有机相分两级连续洗脱，Li+的共萃取损失仅为0.27%。

(7)在O/A=2.5/1条件下,用9 mol/L盐酸进行三级逆流反萃,完全反萃有机相中负载的Ni2+、Co2+和Mn2+。

(8)皂化-萃取-反萃取-洗涤回收实验重复5次，结果表明，混合体系HEH(EH)P经过5次循环后仍具有良好的重复使用性。