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用硫酸从废锂电池中浸出钴的试验研究

文档作者：陈少斌1，程来星1，邹燕飞2，康立武1’2 文档来源： 1．湖北工程职业学院 2．方大特钢科技股份有限公司，		点击数：	更新时间： 2025年05月13日
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第34卷第1趣(总筝139期) 湿法冶金V01．34 No．1(sum．139)
ZOi$年2月Hydrometallurgy of China Feb．2015
用硫酸从废锂电池中浸出钴的试验研究
陈少斌1，程来星1，邹燕飞2，康立武1’2
(1．湖北工程职业学院，湖北黄石435000；
2．方大特钢科技股份有限公司，江西南昌330012)
摘要：采用正交试验与单因素试验法研究了用硫酸从废锂电池中浸出钴，考察了浸出时间、浸出温度、硫酸浓
度及葡萄糖添加剂用量对钴浸出率的影响，确定了4个影响因素的主次关系。结果表明：在葡萄糖添加量
10％、硫酸浓度3 mol／L、浸出温度60℃、浸出时间45 rain条件下，钴浸出率达94．31％；4因素对钴浸出率的
影响程度为葡萄糖添加量>硫酸浓度>浸出温度>浸出时间。
关键词：废锂电池；钻；硫酸；浸出
中图分类号：TF803．21；TFSl6； 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2015)01—0032—03
DOI：10．13355／j．cnki．sfyj．2015．01．09
废锂离子电池中含有大量有价金属，其中钴
质量分数为10％～30％，铜质量分数为1％～
15％[1。2]，可作为钴的二次资源加以回收。
从废锂电池中回收有价金属时，普遍采用酸
溶一沉淀法口]、酸溶一有机萃取法口’53和酸溶一电
沉积法[6。7]等。酸浸过程是回收金属的关键。针
对从废锂离子电池中浸出有价金属，国内外学者
开展了大量工作，开发了多种浸出体系，如盐酸体
系口。、柠檬酸体系[9]、硫酸与过氧化氢混合体
系口0‘”]等。其中，盐酸体系在浸出过程中会释放
出有毒的氯气，工作条件恶劣；有机柠檬酸体系收
率低，成本偏高；过氧化氢极易分解，实际生产中
安全隐患大，工业化难度大。而以葡萄糖为还原
剂的酸浸体系报道的较少。
试验采用硫酸与葡萄糖混合体系研究从废锂
电池中浸出钴，旨在为回收废锂电池中的钴、充分
利用二次资源提供一种可供选择的方法。
1 试验部分
1．1试验原料
试验原料取自国内某废锂电池拆解厂。对废
锂电池进行短路放电后，剥除外壳，粉碎筛分得含
钴料粉，其成分见表1。
表1废锂电池粉料主要金属成分％
1．2试验方法
取配制好的硫酸溶液200 mL倒人l L烧瓶
中，将烧瓶固定在DF-1集热式恒温磁力搅拌器上，
水浴加热至预定温度后，添加所需量葡萄糖(与粉
料的质量百分比)，同时加入10 g废锂电池粉料
(前期大量试验发现，液固体积质量比以50 g：1 L
效果最好)，开始记时。经过一定时间后，真空抽
滤，滤液参照文献[12]用UV-lOOO型紫外可见分
光光度计测定钴质量浓度，计算钴浸出率。
2试验结果与讨论
2．1正交试验结果与分析
乙(34)正交试验方案浸出试验结果见表2。
可以看出，RA一3．067，RB—1．714，Rc=1．67，RD=
3．796。可推测，4因素影响程度为葡萄糖添加
量>硫酸浓度>浸出温度>浸出时间，最优条件为
AzB3 C3耽。综合考虑能耗及回收率，确定较适宜
的浸出条件为A2 B2巴D2，即葡萄糖添加量10％，硫
酸浓度3 mol／L，浸出温度60℃，浸出时间45 min。
收稿日期：2014 04—15
基金项目：湖北省高等学校青年教师深入企业行动计划项目(XD2012604)。
作者简介：陈少斌(1956一)，男，湖北黄冈人，教授，主要从事冶金资源综合利用的研究。
万方数据
第34卷第1期陈少斌等：用硫酸从废锂电池中浸出钴的试验研究·33·
表2正交试验结果
2．2单因素试验结果与分析
2．2．1 葡萄糖添加量对钴浸出率的影响
试验条件：浸出时间45 min，浸出温度60
℃，硫酸浓度3 mol／L。葡萄糖添加量对钴浸出
率的影响试验结果如图1所示。
图1葡萄糖添加量对钴浸出率的影响
由图1看出：在不添加葡萄糖时，钴浸出率为
86．92％；当添加葡萄糖10％时，钴浸出率有明显
升高。因为葡萄糖分子中的醛基具有还原作用，
可以将LiC00。中的C03+还原为C02十而进入溶
液；但当葡萄糖添加量超过10％后，钴浸出率反
而有下降趋势，推测其原因，可能是高浓度葡萄糖
溶液中存在葡萄糖分子间和分子内脱水形成的醚
键(一O一)，醚键是供电子基，使葡萄糖分子还原
基团醛基(一CHO)中一H键难以断裂，因而减弱
了葡萄糖分子的还原性。综合考虑，葡萄糖添加
量以10％较为合理，与正交试验结果相符。
2．2．2硫酸浓度对钴浸出率的影响
试验条件：浸出时间45 rain，浸出温度60
℃，葡萄糖添加量10％。硫酸浓度对钻浸出率的
影响试验结果如图2所示。
图2硫酸浓度对钴浸出率的影响
由图2看出，C02+浸出率随硫酸浓度增大先
升高而后趋于稳定。可以认为：在固一液界面多相
反应中，液相反应物硫酸浓度越大，界面上形成的
浓度梯度越大，越有利于液相反应物的扩散，此时
增大硫酸浓度有利于反应的进行；当液相反应物
浓度过高时，高浓度液相覆盖在固相反应物表面，
阻碍了反应界面上产物的扩散，因而不利于固一液
反应的进行。当硫酸浓度为3 mol／L时，钴浸出
率已达94．31％；再提高硫酸浓度，钴浸出提高幅
度不大。综合考虑钴回收率与酸耗成本等因素，
确定硫酸浓度以3 mol／L较为合理。
2．2．3浸出温度对钴浸出率的影响
图3为温度对钴浸出率的影响曲线，其中，浸
出时间45 min，葡萄糖添加量10％，硫酸浓度为3
mol／L。
图3浸出温度对钴浸出率的影响
从图3看出：低温下，钴浸出率随浸出温度升
高而提高，这是因为随温度升高，溶液黏度减小，
扩散系数增大，化学反应速率和扩散速率增大，因
而C02+浸出率提高；温度为60℃时，钴浸出率达
最高，为94．31％；温度高于60℃后，钻浸出率曲
线平缓，变化不大。这可能是，在高温溶液中，有
万方数据
’34’ 湿法冶金2015年2月
部分葡萄糖分子失效，降低了C03十还原转化率。
因此，确定浸出温度以60℃为宜。
2．2．4浸出时间对钴浸出率的影响
在浸出温度为60℃、硫酸浓度为3 mol／L、
葡萄糖添加量为10％条件下，考察浸出时间对钴
浸出率的影响，试验结果如图4所示。
葶＼
得
||
魁
据
浸出时间／rain
图4浸出时间对钴浸出率的影响
由图4看出：浸出时间为45 rain时，钴浸出
率为94．31％，且基本达到峰值；再延长浸出时
间，钴浸出率变化不大。文献[12]推测，浸出45
min以后，固一液表面处的氢离子浓度迅速降低，
氢离子从本体溶液向固体表面的扩散速度低于化
学反应速度，浸出反应转变为由扩散步骤控制。
随反应进行，反应界面愈合后，内扩散速度缓慢，且
浸出剂浓度下降，从而导致后期浸出率变化不明
显。综合考虑，浸出时间以45 min较为适宜。
3 结论
用硫酸从废锂离子电池材料中浸出钴是可行
的，添加葡萄糖做还原剂可明显提高钴浸出率。
正交试验结果表明，葡萄糖添加量、硫酸浓度、浸
出温度、浸出时间是影响钻浸出率的主要因素。
优化条件为：葡萄糖添加量10％，硫酸浓度3
mol／L，浸出温度60。C，浸出时间45 min。优化
条件下，钴浸出率为94．31％。
参考文献：
[1] 夏子发．废锂离子电池中有价金属提取研究[D]。长沙：中南
大学，2010．
[2]Shin S M，Kim N，Sohn J S．Development of A Metal Recov—
ery Process From Li—ion Battery Wastes[J]．Hydrometat—
lurgy，2005，79(3／4)：172—181．
I-3]杨海波，粱辉，从废旧锂离子电池中回收制备LiC002的结构
与性能研究fiJ]．稀有金属材料与工程，2006，35(5)：836—840．
[4]Jha A K，Jha M K．Selective Separation and Recovery of Co‘
balt From I。each Liquor of Discarded I。i—ion Batteries Using
Thiophosphinic Zxtractant[J]．Separation and Purification
Technology，2013，104：160—166．
[5]徐源来，徐盛明，池汝安．废旧锂离子电池正极材料回收工
艺研究口]．武汉工程大学学报，2008，30(4)：46—49．
[6]申勇峰．从废锂离子电池中回收钴[J]．有色金属．2002，54
(4)：69-70．
[7]Li L，Chen R J，Sun F．Preparation of LiCoOz Films From
Spent Lithiumion Batteries by A Combined Recycling
Process[J]．Hydrometallurgy，2011，108：220—225．
[8]Zhang P W，Yokoyama T．Hydrometallurgical Process for
Recovery of Metal Values From Spent Lithium-ion Seeonda—
ry Batteries[J]．Hydrometallurgy，1998，47：259—271．
[93席国喜，高修艳，姚路．柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料
的研究[J]．化学研究与应用，2013，25(8)：1114—1119．
[10]揭晓武，王成彦，李敦钫，等。从失效锂离子电池中浸出有价
金属的试验研究[J]．湿法冶金，2010，29(2)：114一儿6．
[11]李俊，滕浩，郑雅杰．硫酸钴溶液深度净化工艺研究[J]．矿
冶工程，2012，32(3)：99—102．
[12]程前，黄平法，陈俊祥，等．废旧锂离子电池中钴的硫酸浸出
最佳条件探讨[J]-厦门理工学院学报，2013，21(1)：64—68．
Leaching of Cobalt From Spent Lithium—ion Batteries Using Sulfuric Acid
CHEN Shaobinl，CHENG Laixin91，ZOU Yanfei2，KANG Liwul’2
(1．Hubei Engineering Institute，Huangshi 435000，China；
2．Fangda Special Steel Technology Co．，Ltd．，Nanchang 330012，China)
Abstract：The influence of leaching time，leaching temperature，concentration of sulfuric acid，addition
of glucose on leaching of cobalt from spent lithium——ion batteries by orthogonal experiments and mono。。
factor experiments were investigate The results show that the optimal conditions for leaching cobalt
are addition of glucose of 1 0 Z，sulfuric acid concentration of 6 mol／L，leaching temperature of 60℃，
1eaching time of 60 min．Under the conditions，the leaching rate of cobah iS 94．31％．
Key words：spent lithium—ion batteries；cobalt；sulfuric acid；leaching

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