草酸钴制备工艺

技术领域

本发明涉及草酸钴制备技术领域，特别是涉及草酸钴制备工艺。

背景技术

锂电池是以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，因此这种电池也被称为锂金属电池。与其他电池不同，锂电池具有高充电密度、长寿命和高单位成本等特点，同时锂电池是当今使用量最大的二次电池，大量锂电池在使用一定年限后被丢弃，但是其中仍含有相当含量的钴等有价金属，将其综合回收具有重要的环保意义和经济价值。

但是现有技术中在对废弃锂电池中的钴进行提取时无法将其内部的其他金属尽数去除，而提取过程中需要使用到萃取法和反萃法，同时提取结束后所产生的有机相和水相都无法再回收利用，十分浪费。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供草酸钴制备工艺，通过使用2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作萃取剂进行萃取，并利用草酸来对有机相内的钴进行反萃，并通过控制其用量和温度得到钴含量高达30.8％的固相草酸钴，同时反萃后的有机相可再生作为萃取剂循环使用，并将水相作为溶剂补充草酸后再次循环使用，提高了此工艺流程整体的环保性和经济价值。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中加入萃取剂后加入改质剂，所述改质剂为磷酸三丁酯。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次。

作为本发明的一种优选技术方案，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.6-0.7g/20ml富钴有机相。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中反萃温度为40℃。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

本发明通过使用2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作萃取剂进行萃取，并利用草酸来对有机相内的钴进行反萃，并通过控制其用量和温度得到钴含量高达30.8％的固相草酸钴，同时反萃后的有机相可再生作为萃取剂循环使用，并将水相作为溶剂补充草酸后再次循环使用，提高了此工艺流程整体的环保性和经济价值。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例:

实施例1：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.6-0.7g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为40℃；

萃取剂在使用前选用磺化煤油稀释，同时为了防止萃取过程形成第3相，添加有磷酸三丁酯作为改质剂，在萃取时，为了达到最优分离效果，由于水相初始pH升高，钴、镍、锂的萃取率也会随之升高，在将料液的pH值调整到3.5时，镍被大量萃至有机相，选择性系数因数较低，因此需将料液的pH值调整到3.5，在萃取过程中，温度升高有利于钴的萃取，但镍和锂的萃取率几乎不受温度变化的影响，但是磺化煤油的闪点为65℃，高温容易使得萃取剂损失，因此萃取温度选择常温，而钴镍、钴锂的分离因数在10分钟时达到极值，因此萃取时间为10分钟，其中反萃时有机相草酸的用量为0.03g草酸/富钴萃取剂，反萃效果为：分相快，两相、有机相透明，水相透明，沉淀呈粉红，最后获得钴的反萃效率为99.5％，其中固相草酸钴中钴的含量为30.8％，最后反萃水相可以作为配反萃剂的溶剂循环使用，而反萃后的有机相可再生利用，减少了污水的排放。

对比实施例1：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.5g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为40℃；反萃效果为：分相慢，两相、有机相不透明，过滤后水相不透明；

对比实施例2：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.9g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为40℃；反萃效果：分相快，两相、有机相透明，水相略显粉红；

对比实施例3：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为1.0g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为40℃；反萃效果：分相快，两相、有机相透明，部分沉淀溶解。

对比实施例4：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.6-0.7g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为25℃；反萃效果：分相时间长，无水相，固相包夹油相，颗粒细，不易沉淀，沉淀呈肉色；

对比实施例5：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.6-0.7g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为60℃；反萃效果：分相时间短，三相明显，水相较多且透明，有机相透明，沉淀呈紫红；

对比实施例6：

草酸钴制备工艺，包括以下步骤：步骤1：准备废旧锂电池芯粉浸出液，并用硫酸和双氧水浸出分离出铁、铝、铜和锰四种金属元素后形成料液；步骤2：向料液内加入萃取剂，并进行多次萃取后去除锂和镍后得到含有钴的有机相；步骤3：向有机相内加入含有草酸的反萃液对有机相进行反萃，得到沉淀的草酸钴，所述步骤1中经过预处理的废旧锂电池芯粉用硫酸和双氧水浸出，并分离铁、铝、铜、锰四种元素形成料液后，料液的pH为5.8，所述步骤2中的萃取剂为2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯，所述步骤2中萃取温度为常温，萃取时间为10min，萃取次数为三次，所述2-乙基己基磷酸-2-乙基己基酯作为萃取剂时的皂化率为70％，所述步骤2中萃取开始前将水相的pH调整为3.5，所述步骤3中反萃时草酸用量为0.6-0.7g/20ml富钴有机相，所述步骤3中反萃温度为80℃；反萃效果：分相时间短，三相明显，水相略显粉红，部分沉淀溶解，沉淀呈紫红。

将实施例1和对比实施例1-6相比较可知，当反萃时的条件为草酸用量为0.6-0.7g/20ml富钴有机相，反萃温度为40℃时，反萃效果最好：分相快，两相、有机相透明，水相透明，沉淀呈粉红，最后获得钴的反萃效率为99.5％，其中固相草酸钴中钴的含量为30.8％，而反萃水相可以作为配反萃剂的溶剂循环使用，而反萃后的有机相可再生利用，减少了污水的排放。

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。