一种排铝系统及方法与流程

本发明涉及锂电池回收，具体为一种排铝系统及方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，退役锂电池的数量逐年攀升，废旧锂电池的高效回收利用已成为资源循环领域的研究热点。目前，湿法冶金是处理废旧锂电池正极材料的主流技术路线之一，其核心工艺通常包括酸浸、除杂、萃取等步骤。

2、在现有的湿法回收工艺中，常采用高低酸两段浸出工艺。具体而言，首先对锂电池黑粉进行低酸浸出，使大部分锂、镍、钴、锰等有价金属进入溶液，同时控制浸出条件使铝部分浸出；低酸浸出液通过调ph值除铁、铝后，进入后续萃取工序；而低酸浸出渣则进行高酸浸出，以进一步回收残留的有价金属。然而，该工艺存在以下技术问题：

3、第一，高酸浸出液中含有较高浓度的硫酸（200-300g/l）和铝离子（可达10g/l以上），传统工艺中通常将该高酸浸出液直接返回低酸浸出体系，导致体系中的铁、铝杂质不断循环富集。随着循环次数的增加，低酸浸出体系的除杂负荷显著升高，不仅影响后续萃取单元的稳定运行，严重时还会造成萃取剂中毒、产品纯度下降（参见公告号为cn 117480121b公开了一种从退役锂离子电池回收锂的方、公开号为cn 119841292 a公开了一种磷酸铁锂电池正极材料回收浸出液的处理方法）。

4、第二，在废旧锂电池回收的锂化合物生产环节，会伴随产生大量沉锂母液。沉锂母液中锂浓度约为2.5g/l，同时含有较高浓度的碳酸钠（45-50g/l）。现有技术中，通常采用酸化、蒸发浓缩等方式处理沉锂母液以回收其中的锂，但该方法酸耗大、流程繁琐、能耗高，且锂回收率偏低，造成资源浪费（参见公开号为cn 119240757 a公开了一种电池级碳酸锂及其制备方法、公开号为cn 118724020 a公开了一种沉锂母液的再利用方法）。

5、因此，亟需开发一种能够有效解决铝杂质循环富集问题、同时实现沉锂母液资源化利用的排铝系统及方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种排铝系统及方法，具备铝杂质定向开路、利用沉锂母液耦合除杂、节省酸碱耗、回收沉锂母液中锂、易于工业化等优点，解决了高酸浸出液直接返回导致杂质循环富集，以及沉锂母液传统处理方式酸耗大、流程繁琐、锂回收率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种排铝系统，包括低酸浸出单元、第一固液分离单元、高酸浸出单元、铝浓度检测调控单元、耦合除杂单元、第二固液分离单元、精密过滤单元和萃取单元；

4、所述低酸浸出单元输出端分别连接第一固液分离单元和高酸浸出单元；所述第一固液分离单元输出端连接精密过滤单元；所述高酸浸出单元输出端连接铝浓度检测调控单元；所述铝浓度检测调控单元输出端分别连接低酸浸出单元和耦合除杂单元；所述耦合除杂单元输入端还连接沉锂母液储存装置，输出端连接第二固液分离单元；所述第二固液分离单元输出端连接精密过滤单元；所述精密过滤单元输出端连接萃取单元。

5、进一步，所述铝浓度检测调控单元设置有铝浓度预设阈值，所述预设阈值为5g/l，用于根据检测到的高酸浸出液中的铝浓度与预设阈值的比较结果，调控高酸浸出液的流向：当铝浓度≤预设阈值时，将高酸浸出液返回低酸浸出单元；当铝浓度＞预设阈值时，将高酸浸出液送入耦合除杂单元。

6、进一步，所述精密过滤单元的过滤精度为0.1-1μm，用于去除滤液中的微小悬浮物和杂质。

7、本发明还提供了一种排铝方法，包括以下步骤：

8、s1、低酸浸出：将锂电池正极材料送入低酸浸出单元，加入低浓度酸液进行浸出处理，得到低酸浸出液与低酸浸出渣；

9、s2、低酸浸出液除杂过滤：将低酸浸出液送入第一固液分离单元，调ph至3.5-4.0，搅拌反应后压滤，得到滤液1和铁铝杂质渣，铁铝杂质渣外排；

10、s3、高酸浸出：将低酸浸出渣送入高酸浸出单元，加入高浓度酸液进行浸出处理，得到高酸浸出液；

11、s4、铝浓度分级调控：实时检测高酸浸出液中的铝浓度，当铝浓度≤5g/l时，返回低酸浸出单元；当铝浓度＞5g/l时，送入耦合除杂单元；

12、s5、沉锂母液耦合除杂：将高酸浸出液（硫酸浓度200-300g/l）与沉锂母液（含碳酸钠45-50g/l）混合调节溶液ph为4.0-5.0，控制反应温度为60-80℃，搅拌反应后压滤，得到铁铝渣和滤液2，铁铝渣外排；

13、s6、滤液合并过滤萃取：将滤液2并入滤液1，经精密过滤后送入萃取单元，进行目标金属回收。

14、进一步，步骤s1中所述低浓度酸液为硫酸溶液，浓度为0.5-2mol/l，液固比为5-10:1（ml/g），浸出ph为2.0-2.5，浸出温度为50-90℃，浸出时间为1-3h。

15、进一步，步骤s3中所述高浓度酸液为硫酸溶液，浓度为200-300g/l（换算后约2.04-3.06mol/l），液固比为8-12:1（ml/g），浸出温度为50-90℃，浸出时间为2-4h。

16、进一步，步骤s2和步骤s5中，调ph所采用的碱源分别为氢氧化钠、石灰乳或纯碱等，以及沉锂母液。

17、进一步，步骤s5中，混合后溶液的中和ph为4.0-5.0，搅拌反应时间为40-80min。

18、进一步，所述锂电池材料为废旧三元锂电池、磷酸铁锂电池或镍钴铝三元锂电池破碎、热解后的黑粉。

19、进一步，步骤s6中，精密过滤的过滤精度为0.1-1μm，目标金属包括镍、钴、锰、锂。

20、与现有技术相比，本发明提供了一种排铝系统及方法，具备以下有益效果：

21、1、该排铝系统及方法，通过对高酸浸出液中铝浓度的实时检测与分级调控，仅将铝浓度超标的高酸浸出液送入耦合除杂单元，实现铝杂质的定向开路移除，避免了传统闭路循环导致的铁、铝杂质在系统内累积，保障了主流程的稳定性。

22、2、该排铝系统及方法，通过利用沉锂母液的碱性替代额外碱液，与高酸浸出液耦合反应，既实现了铁、铝杂质的沉淀，又省去了沉锂母液单独酸化的酸耗，降低了药剂消耗成本。

23、3、该排铝系统及方法，通过沉锂母液与高酸浸出液混合后，其含有的锂离子进入滤液2，与滤液1合并后进入萃取工段，实现了沉锂母液中锂资源的高效回收，避免了资源浪费，提升了锂电池回收的经济效益。

24、4、该排铝系统及方法，本系统仅对高酸浸出液和沉锂母液进行定向处理，滤液最终统一并入原有萃取工段，无需额外大幅改造，适配现有湿法冶金工艺，易于工业化推广。

25、5、该排铝系统及方法，整个系统流程清晰，铝浓度检测与流向调控可实现自动化，耦合除杂反应条件温和，无需复杂设备，降低了操作难度和工业化实施成本。

1.一种排铝系统，其特征在于，包括低酸浸出单元、第一固液分离单元、高酸浸出单元、铝浓度检测调控单元、耦合除杂单元、第二固液分离单元、精密过滤单元和萃取单元；

2.根据权利要求1所述的一种排铝系统，其特征在于，所述铝浓度检测调控单元设置有铝浓度预设阈值，所述预设阈值为5g/l，用于根据检测到的高酸浸出液中的铝浓度与预设阈值的比较结果，调控高酸浸出液的流向：当铝浓度≤预设阈值时，将高酸浸出液返回低酸浸出单元；当铝浓度＞预设阈值时，将高酸浸出液送入耦合除杂单元。

3.根据权利要求1所述的一种排铝系统，其特征在于，所述精密过滤单元的过滤精度为0.1-1μm，用于去除滤液中的微小悬浮物和杂质。

4.一种排铝方法，应用于权利要求1-3任一项所述的排铝系统，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种排铝方法，其特征在于，步骤s1中所述低浓度酸液为硫酸溶液，浓度为0.5-2mol/l，液固比为5-10:1（ml/g），浸出ph为2.0-2.5，浸出温度为50-90℃，浸出时间为1-3h。

6.根据权利要求4所述的一种排铝方法，其特征在于，步骤s3中所述高浓度酸液为硫酸溶液，浓度为200-300g/l（换算后约2.04-3.06mol/l），液固比为8-12:1（ml/g），浸出温度为50-90℃，浸出时间为2-4h。

7.根据权利要求4所述的一种排铝方法，其特征在于，步骤s2和步骤s5中，调ph所采用的碱源分别为氢氧化钠、石灰乳或纯碱等，以及沉锂母液。

8.根据权利要求4所述的一种排铝方法，其特征在于，步骤s5中，混合后溶液的中和ph为4.0-5.0，搅拌反应时间为40-80min。

9.根据权利要求4所述的一种排铝方法，其特征在于，所述锂电池材料为废旧三元锂电池、磷酸铁锂电池或镍钴铝三元锂电池破碎、热解后的黑粉。

10.根据权利要求4所述的一种排铝方法，其特征在于，步骤s6中，精密过滤的过滤精度为0.1-1μm，目标金属包括镍、钴、锰、锂。