從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置

1050 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：廣東芳源新材料集團(tuán)股份有限公司江門市芳源新能源材料有限公司

2022-08-10 17:31:17

權(quán)利要求

1.從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于包括：裝置本體，所述裝置本體上設(shè)有若干個進(jìn)料口，位于所述裝置本體上端側(cè)壁的溢流口和位于所述裝置本體底部的卸料口；與所述裝置本體密封連接，用于在所述裝置本體內(nèi)攪拌的攪拌裝置；和包裹于所述裝置本體外側(cè)，用于加熱或者冷卻所述裝置本體的控溫裝置；其中，所述從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置用于使鋰溶液中三元金屬離子M形成球形氫氧化物的沉淀，使鋰溶液中的鋰與三元金屬離子M分離得到母液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述攪拌裝置包括電機(jī)、攪拌軸和與攪拌軸連接的攪拌槳葉。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述攪拌槳葉為渦輪形狀，且所述攪拌槳葉沿所述攪拌軸從上至下的中軸線方向構(gòu)成30°~45°的夾角。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述攪拌槳葉的數(shù)量為2~6片。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述進(jìn)料口設(shè)置有延伸至所述裝置本體內(nèi)底部區(qū)域的進(jìn)料管道。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述進(jìn)料管道的末端與所述攪拌槳葉水平軸線平齊，且與所述攪拌槳葉在攪拌時形成的圓最外沿的距離為30~50mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述裝置本體內(nèi)的側(cè)壁還設(shè)有用于阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流的若干擋板。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，當(dāng)所述擋板的數(shù)量為偶數(shù)個時，其對稱且均勻分布于所述裝置本體的內(nèi)側(cè)壁。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述擋板的數(shù)量為2~8個，且均勻分布于所述裝置本體的內(nèi)側(cè)壁。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述溢流口位于所述裝置本體的滿液位線體積的80%~90%處。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述球形氫氧化物中的鋰含量≤10ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤5ppm。

12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述球形氫氧化物中的鋰含量≤10ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤5ppm。

13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述球形氫氧化物中的鋰含量≤10ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤5ppm。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述鋰溶液中的鋰濃度為0.1~30.0g/L，三元金屬離子M的濃度為80.0~130.0g/L。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述鋰溶液中的鋰濃度為0.1~25.0g/L。

16.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述三元金屬離子M為鎳、鈷、錳、鋁中的至少一種。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，形成所述球形氫氧化物的步驟包括：在所述鋰溶液中加入氨水和強(qiáng)堿進(jìn)行反應(yīng)，攪拌，使所述三元金屬離子M形成球形氫氧化物。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，反應(yīng)溫度為40℃~70℃。

20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，反應(yīng)pH值為10.5~12.0。

21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，其特征在于，攪拌速度為90~200rpm。

22.一種如權(quán)利要求1至21中的任一項所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置的應(yīng)用，其特征在于，在母液中加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH，使所述母液中的鋰沉淀為碳酸鋰。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置的應(yīng)用，其特征在于，對沉淀得到所述碳酸鋰進(jìn)行洗滌，離心，干燥，分散，除磁，包裝，得到電池級碳酸鋰和碳酸鋰洗滌液。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置的應(yīng)用，其特征在于，將所述碳酸鋰用于合成鋰離子電池。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明屬于新能源材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置。

背景技術(shù)

[0002]鋰離子電池因具有的特殊儲能性質(zhì)，在電池市場發(fā)展迅猛，但隨著鋰電池充放電循環(huán)使用，在其壽命到期后需要回收。目前，回收廢舊鋰離子電池的一般步驟為拆卸、篩分、破碎和提取，經(jīng)過破碎后的陰極粉末再經(jīng)過濕法或者火法處理后得到想要的產(chǎn)品。濕法處理的優(yōu)點是回收率高，可達(dá)90%左右，但處理工序復(fù)雜，處理成本較大。且濕法回收過程中通常最后才能提取鋰，一般在其萃取鈷、錳、鎳等金屬離子后，余下鋰元素大部分都在其萃取余液中，由于此時萃余液中的鋰含量低（一般都在1.5~2.0g/L），再次使其富集較為困難，采用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶手段等回收成本高，往往都未經(jīng)回收，尾水經(jīng)處理后排放，造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)?；鸱ㄊ侵笇⒄龢O粉末加入造渣劑后在1300℃以上的高溫條件下熔煉造渣以分離有價金屬，雖然火法處理量大，工序簡單，但是對鋰的回收率很低，目前產(chǎn)業(yè)上基本不用。

[0003]因此，除萃取法外，如何從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M（鎳、鈷、錳、鋁等），并具有較高生產(chǎn)效率和可接受的成本區(qū)間，實現(xiàn)鋰與三元金屬離子M的高效分離，進(jìn)一步以及如何實現(xiàn)從電池廢料的源頭，經(jīng)過鋰回收后的、含量低的（一般都在1.5~2.0g/L）鋰回收相關(guān)技術(shù)及回收裝置，目前還沒有報道。

發(fā)明內(nèi)容

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的方法，該方法通過使鋰溶液中的三元金屬離子M形成球形氫氧化物來進(jìn)行分離，具有較高生產(chǎn)效率和可接受的成本區(qū)間，并且實現(xiàn)了鋰的完全回收，有效利用了鋰資源，也避免了對環(huán)境造成堿金屬污染。

[0005]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

第一方面，本發(fā)明提供了一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的方法，使所述鋰溶液中的三元金屬離子M形成球形氫氧化物，分離，得到球形氫氧化物及母液，實現(xiàn)鋰溶液中鋰與三元金屬離子M的分離。通過使鋰溶液中的三元金屬離子M形成球形氫氧化物，將三元金屬離子M與鋰元素分離，避免了采用逐級萃取-反萃的方式，生產(chǎn)工序及生產(chǎn)設(shè)備得到簡化，成本大幅度降低。

[0006]在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液為硫酸鋰、氯化鋰或硝酸鋰中的一種溶液。在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液為硫酸鋰溶液。

[0007]在本發(fā)明的一些實施方式中，球形氫氧化物中鋰含量≤10ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤5ppm。在本發(fā)明的一些實施方式中，球形氫氧化物中鋰含量≤5ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤2ppm。在本發(fā)明的一些實施方式中，球形氫氧化物中鋰含量≤2ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤2ppm。在本發(fā)明的一些實施方式中，球形氫氧化物中鋰含量≤2ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤1ppm。

[0008]在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液中鋰濃度為0.1~30.0g/L，三元金屬離子M濃度為80.0~130.0g/L。事實上，本發(fā)明中對鋰溶液中鋰的濃度與三元金屬離子M的濃度并無限制，其可以在各自的飽和濃度下實現(xiàn)分離，但是鋰濃度太低（如≤2.0g/L）時，此時得到分離后的母液雖然含鋰，但是要對其中的鋰實現(xiàn)回收利用的成本較高，需要用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶手段蒸發(fā)大量的水，使母液中的鋰濃縮后沉鋰回收?？紤]到在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，在回收含鋰萃取尾水中提取鋰時，對相關(guān)工藝的銜接等，將鋰溶液中鋰濃度控制為5.0~30.0g/L，三元金屬離子M濃度為80.0~130.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液中鋰濃度為0.1~25.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液中鋰濃度為0.1~20.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液中鋰濃度為5.0~20.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，鋰溶液中鋰濃度為15.0~20.0g/L。

[0009]在本發(fā)明的一些實施方式中，三元金屬離子M為鎳、鈷、錳、鋁中的至少一種。一般的，三元金屬離子M可以是單獨(dú)的鎳、鈷、錳、鋁，也可以是鎳和鈷、鎳和錳、鎳和鋁、鈷和錳、鈷和鋁、錳和鋁，還可以是鎳鈷錳、鎳鈷鋁、鎳錳鋁、錳鈷鋁，也可以是鎳、鈷、錳、鋁四種金屬離子混合。在本發(fā)明中，對這些金屬離子之間的比例并無特別限制，在不超過各自溶解上限的范圍內(nèi)，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行相應(yīng)任意比例調(diào)整，本發(fā)明對此不做具體限定。

[0010]在本發(fā)明的一些實施方式中，三元金屬離子M為鎳，鋰溶液為硫酸鋰溶液。

[0011]在本發(fā)明的一些實施方式中，形成球形氫氧化物的步驟包括：在鋰溶液中加入氨水和強(qiáng)堿溶液，攪拌反應(yīng)，使三元金屬離子M形成球形氫氧化物。此時，由于鋰溶液中的三元金屬離子M在氨水和強(qiáng)堿溶液的共同作用下，反應(yīng)生成球形氫氧化物，并且球形氫氧化物中夾帶的鋰很少，在10ppm以下，分離球形氫氧化物沉淀，鋰基本上留在了母液中，實現(xiàn)了鋰溶液中鋰與三元金屬離子M的分離。

[0012]在本發(fā)明的一些實施方式中，強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液中的至少一種，具體的，本發(fā)明的一些實施方式中，強(qiáng)堿溶液可以是氫氧化鈉，也可以是氫氧化鉀，還可以是二者的混合溶液。

[0013]在本發(fā)明的一些實施方式中，反應(yīng)溫度為40℃~70℃。當(dāng)反應(yīng)溫度小于40℃，球形氫氧化物中夾帶鋰的含量較高，大于10ppm（0.01g/L），不能很好的實現(xiàn)鋰與鎳的分離，當(dāng)反應(yīng)溫度高于70℃，時，此時雖然能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，但是具有較高的能耗，因此將反應(yīng)溫度控制為40℃~70℃是較為適宜的。

[0014]在本發(fā)明的一些實施方式中，反應(yīng)pH值為10.5~12.0。不同pH值對球形氫氧化物的形成以及三元金屬離子M與鋰的分離有顯著的影響。當(dāng)pH值＜10.5時，金屬離子M沉淀不完全，濾液中三元金屬離子M的含量較高，在5ppm以上；當(dāng)pH值＞12.0時，球形氫氧化物中夾帶的鋰含量較高，在10ppm以上，無法很好的實現(xiàn)鎳與鋰的有效分離。

[0015]在本發(fā)明的一些實施方式中，攪拌速度為90~200rpm，因為在本發(fā)明的實施方式中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速低于90rpm時，會存在球形氫氧化物夾帶鋰的含量將超過10ppm，轉(zhuǎn)速過高，超過200rpm時，對球形氫氧化物夾帶鋰的含量基本都在10ppm以下，但過高的轉(zhuǎn)速，對于反應(yīng)時的能耗要求也較高，因此將攪拌速度控制為90~200rpm是較為適宜的。

[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，發(fā)明人進(jìn)一步從電池廢料的源頭，即經(jīng)過濕法回收鈷、錳、鎳等金屬離子，鋰元素大部分都在其萃取余液中，由于此時萃余液中的鋰含量低（一般都在1.5~2.0g/L），獲得了一種從低含鋰量的電池廢料中回收鋰的方法，避免了目前存在的對余鋰采用蒸發(fā)濃縮結(jié)晶手段等回收成本高，或未經(jīng)回收，尾水經(jīng)處理后直接排放，造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的問題。

[0017]第二方面，本發(fā)明提供了一種從低含鋰量的電池廢料中回收鋰的方法，包括如下步驟：電池廢料通過溶解浸出得到浸出液，除雜與萃取，蒸發(fā)結(jié)晶，沉淀球形氫氧化鎳并分離，然后沉淀鋰鹽，實現(xiàn)鋰的回收。

[0018]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述浸出液中的鋰含量不超過2.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述浸出液中的鋰含量為1.5~2.0g/L。在本發(fā)明的另一些實施方式中，所述浸出液中的鋰含量為不超過1.0g/L。在本發(fā)明的其它一些實施方式中，所述浸出液中的鋰含量為不超過0.5g/L。

[0019]具體的，在本發(fā)明的一些實施方式中，浸出方式可以是將含低含鋰電池廢料投入漿化槽，用濃硫酸（或洗渣水）將其溶解為以硫酸鎳、硫酸鈷為主的混合漿料（含其他雜質(zhì)），使粗料充分溶解后過濾得到浸出液。在本發(fā)明中，對此不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用任何最終能夠得到浸出液的相關(guān)技術(shù)手段。

[0020]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟中需要處理的離子包括鐵離子、鈣離子、鎂離子、氟離子、銅離子、鋅離子、鋁離子、錳離子、鈷離子中的至少兩種，且至少包括錳離子和鈷離子。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟中需要處理的離子包括鐵離子、鈣離子、錳離子、鈷離子中的至少兩種，且至少包括錳離子和鈷離子。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟中需要處理的離子包括鐵離子、鈣離子、鎂離子、錳離子、鈷離子中的至少兩種，且至少包括錳離子和鈷離子。在本發(fā)明的另一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟中需要處理的離子包括鐵離子、鎂離子、鈣離子、氟離子、銅離子、錳離子、鈷離子中的至少兩種，且至少包括錳離子和鈷離子。在本發(fā)明的又一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟中需要處理的離子包括鐵離子、鎂離子、鈣離子、氟離子、銅離子、鋅離子、錳離子、鈷離子中的至少兩種，且至少包括錳離子和鈷離子。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟中需要處理的離子為錳離子和鈷離子。

[0021]進(jìn)一步，在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟，當(dāng)浸出液中含有鐵離子、鎂離子、氟離子、鈣離子、銅離子、鋅離子、鋁離子、錳離子、鈷離子時，各離子去除的順序為鐵離子＞鋅離子、鈣離子、鋁離子、銅離子、錳離子＞氟離子＞鈷離子＞鎂離子。采用上述萃取順序的原因是，鐵離子的去除通過調(diào)節(jié)浸出液的pH值去除，降低萃取劑的使用。之后采用P204萃取劑對銅離子、鋅離子、鈣離子、鋁離子、錳離子進(jìn)行萃取去除。在本發(fā)明的一些實施方式中，萃取除氟在用P204（磷酸二異辛酯）萃取劑萃取鋅離子、鋁離子、銅離子、錳離子之后，因氟會與錳、鋁離子絡(luò)合，從而造成無法將氟離子萃取出去，因此，在本發(fā)明中，如果浸出液中含有氟離子，則氟離子的萃取順序在P204萃取鋅離子、鋁離子、銅離子、錳離子之后進(jìn)行。

[0022]進(jìn)一步，在本發(fā)明的一些實施方式中，用P204萃取鋅離子、鈣離子、鋁離子、銅離子、錳離子時，可以加入硫酸鎳進(jìn)行轉(zhuǎn)皂，使鋅離子、鈣離子、鋁離子、銅離子、錳離子等在P204下進(jìn)行轉(zhuǎn)皂，避免了大量使用酸性和堿性溶液，用以萃取和反萃，同時又使浸出液中的鋅離子、鈣離子、鋁離子、銅離子、錳離子等進(jìn)入到萃取相中，具體的轉(zhuǎn)皂反應(yīng)方程式如下：

鈉皂：NaOH + HR(O) = NaR(O)+ 2H2O；

鎳皂：NiSO4 + 2 NaR(O) = NiR2(O)+ Na2SO4；

萃取交換：M2+ + NiR2(O) = MR2(O) + Ni2+；

反萃：MR2(O) + H2SO4 = 2HR(O) + MSO4。

[0023]雖然P507（2-乙基已基磷酸2-乙基已基酯）萃取劑也能對銅離子、鋅離子、鈣離子、鋁離子、錳離子進(jìn)行萃取，但P507對銅離子、鋅離子、鈣離子、鋁離子、錳離子的萃取級數(shù)沒有P204高，同時，P507對于錳離子和鈷離子的萃取曲線非常接近，通常也難以對錳與鈷進(jìn)行分離。因此，在本發(fā)明的一些實施方式中，選擇采用P204對銅離子、鋅離子、鈣離子、鋁離子、錳離子進(jìn)行萃取去除。在本發(fā)明的一些實施方式中，當(dāng)然也可以采用P507對銅離子、鋅離子、鋁離子、鈣離子、錳離子進(jìn)行萃取，此時將大部分的鈷離子也一并萃取了，但并不妨礙本發(fā)明技術(shù)方案的實現(xiàn)，浸出液中主要為鎳、鎂、鋰溶液。

[0024]在本發(fā)明的一些實施方式中，用P507萃取劑萃取鈷后，浸出液中主要為鎳、鎂、鋰溶液。進(jìn)一步，用N290（（2,4,4三甲基戊基）膦酸）萃取劑萃取鎂，浸出液主要為鎳、鋰溶液。

[0025]具體的，在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，將浸出液pH調(diào)節(jié)至3.5~5.5，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀后，過濾去除。在本發(fā)明的另一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，將浸出液pH調(diào)節(jié)至4.0~5.5，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀后，過濾去除。在本發(fā)明的另一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，將浸出液pH調(diào)節(jié)至4.5~5.5，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀后，過濾去除。在本發(fā)明的一些實施方式中，除鐵過程中還可以加入雙氧水、空氣、氧氣等氧化組分促進(jìn)對二價的鐵離子的氧化過程，將亞鐵氧化成三價鐵，用液堿調(diào)節(jié)pH值至3.5～5.5，進(jìn)而使三價鐵水解為水合氫氧化鐵沉淀，用于去除粗料溶液中的鐵雜質(zhì)。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，如果浸出液中鐵離子含量已經(jīng)低于5ppm時，則無需對鐵離子進(jìn)行沉淀去除。

[0026]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，采用P204萃取劑對浸出液中含有的銅離子、鋅離子、鈣離子、鋁離子、錳離子進(jìn)行萃取去除。經(jīng)過P204萃取劑萃取后，可以較徹底除去銅、鋅、鋁、鈣、錳等陽離子雜質(zhì)，此時，浸出液中主要為鎂、鈷、鎳和鋰的離子溶液，銅、錳、鋅、鋁、鈣等陽離子雜質(zhì)進(jìn)入有機(jī)相，浸出液中其各自含量≤5ppm，經(jīng)反銅錳、反鋅鋁等反萃工序回收萃取劑。

[0027]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，如果浸出液中還含有氟離子，則對經(jīng)過N290萃取劑萃取后的浸出液，采用HBL221萃取劑對浸出液中的含有的氟離子進(jìn)行萃取去除。其中，HBL221萃取劑為磷酸酯類萃取劑，商業(yè)購得自湖南宏邦材料科技有限公司。如浸出液中不含有氟離子，則無需進(jìn)行該步驟。

[0028]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，對經(jīng)過HBL221萃取劑萃取后的浸出液，用P507萃取劑對浸出液中的含有的鈷離子進(jìn)行去除，此時浸出液中主要為鎳、鎂和鋰的離子溶液。

[0029]進(jìn)一步，在本發(fā)明的一些實施方式中，用P507萃取鈷離子時，可以加入硫酸鎳進(jìn)行轉(zhuǎn)皂，使鈷離子在P507下進(jìn)行轉(zhuǎn)皂，避免了大量使用酸性和堿性溶液，用以萃取和反萃，同時又使浸出液中的鈷離子進(jìn)入到萃取相中，具體的轉(zhuǎn)皂反應(yīng)方程式如下：

鈉皂：NaOH + HR(O) = NaR(O)+ 2H2O；

鎳皂：NiSO4 + 2 NaR(O) = NiR2(O)+ 2Na2SO4；

萃取交換：Co2+ + NiR2(O) = CoR2(O) + Ni2+；

反萃：CoR2(O) + H2SO4 = 2HR(O) + CoSO4。

[0030]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述除雜與萃取步驟時，對經(jīng)過P507萃取劑萃取后的浸出液，用N290萃取劑萃取，對其中含有的鎂離子進(jìn)行去除，此時浸出液中主要為鎳和鋰的離子溶液。

[0031]進(jìn)一步，在本發(fā)明的一些實施方式中，用N290萃取鎂離子時，可以加入硫酸鎳進(jìn)行轉(zhuǎn)皂，使鎂離子在N290下進(jìn)行轉(zhuǎn)皂，避免了大量使用酸性和堿性溶液，用以萃取和反萃，同時又使浸出液中的鎂離子進(jìn)入到萃取相中，具體的轉(zhuǎn)皂反應(yīng)方程式如下：

鈉皂：NaOH + HR(O) = NaR(O)+ 2H2O；

鎳皂：NiSO4 + 2 NaR(O) = NiR2(O)+ 2Na2SO4；

萃取交換：Mg2+ + NiR2(O) = MgR2(O) + Ni2+；

反萃：MgR (O) + H2SO4 = 2HR(O) + MgSO4。

[0032]因此，在本發(fā)明的一些實施方式中，經(jīng)過轉(zhuǎn)鎳皂萃取后，浸出液中的鎳含量濃度升高，在后續(xù)通過蒸發(fā)結(jié)晶析出，與用強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液進(jìn)行萃取反萃相比，降低了相關(guān)酸和堿的使用，也減少了萃取級數(shù)，相關(guān)生產(chǎn)工藝得到優(yōu)化，生產(chǎn)成本降低。

[0033]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述步驟蒸發(fā)結(jié)晶具體為，濃縮浸出液，使浸出液中的鎳以硫酸鎳的方式結(jié)晶析出。由于經(jīng)過除鎂后的浸出液主要是硫酸鎳與硫酸鋰的混合溶液，此時對該浸出液進(jìn)行濃縮，并蒸發(fā)使硫酸鎳先達(dá)到飽和析出結(jié)晶，硫酸鋰未飽和富集于母液中。進(jìn)一步，在通過分離結(jié)晶析出的硫酸鎳后，雖然母液中溶液組成仍然為硫酸鎳和硫酸鋰的溶液，但是此時硫酸鋰的濃度得到顯著的富集。

[0034]在本發(fā)明的一些實施方式中，分離后的母液中鋰含量的上限可以是硫酸鋰在飽和濃度下的鋰含量。當(dāng)然，從本發(fā)明的前后工藝的適配性以及成本的角度考慮，在本發(fā)明的一些實施方式中，使所述分離后的母液中鋰含量為5.0~30.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，使所述分離后的母液中鋰含量為5.0~25.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，使所述分離后的母液中鋰含量為8.0~22.0g/L。在本發(fā)明的一些實施方式中，使所述分離后的母液中鋰含量為16.0~20.0g/L。

[0035]在本發(fā)明的一些實施方式中，分離結(jié)晶析出的所述硫酸鎳后，得到硫酸鎳晶體和分離后的母液。進(jìn)一步，在本發(fā)明的一些實施方式中，分離硫酸鎳晶體的方式為離心。在本發(fā)明的另一些實施方式中，分離硫酸鎳晶體的方式為過濾。

[0036]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述步驟沉淀球形氫氧化鎳使鎳與鋰分離具體為，在所述分離后的母液中加入氨水和強(qiáng)堿溶液進(jìn)行反應(yīng)，攪拌，形成球形氫氧化鎳，分離所述球形氫氧化鎳后，得到硫酸鋰母液。此時，由于分離后的母液中的鎳離子在氨水和強(qiáng)堿溶液的共同作用下，反應(yīng)生成球形氫氧化鎳沉淀，并且球形氫氧化鎳中夾帶的鋰很少，在10ppm以下，分離球形氫氧化鎳沉淀，鋰基本上留在了硫酸鋰母液中，且硫酸鋰母液中鎳的含量在5ppm以下，實現(xiàn)了分離后的母液中的鋰與鎳離子的分離。

[0037]在本發(fā)明的一些實施方式中，強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種，具體的，本發(fā)明的一些實施方式中，強(qiáng)堿溶液可以是氫氧化鈉，也可以是氫氧化鉀，還可以是二者的混合溶液。

[0038]在本發(fā)明的一些實施方式中，反應(yīng)溫度為40℃~70℃。當(dāng)反應(yīng)溫度小于40℃，球形氫氧化鎳中夾帶鋰的含量較高，大于10ppm，不能很好的實現(xiàn)鋰與鎳的分離，當(dāng)反應(yīng)溫度高于70℃，時，此時雖然能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案，但是具有較高的能耗，因此將反應(yīng)溫度控制為40℃~70℃是較為適宜的。

[0039]在本發(fā)明的一些實施方式中，反應(yīng)pH值為10.5~12.0。不同pH值對球形氫氧化鎳的形成以及鎳與鋰的分離有顯著的影響。當(dāng)pH值＜10.5時，球形氫氧化鎳沉淀不完全，母液中殘留鎳的含量較高，在5ppm以上；當(dāng)pH值＞12.0時，球形氫氧化鎳中夾帶的鋰含量較高，在10ppm以上，都無法很好的實現(xiàn)鎳與鋰的有效分離。

[0040]在本發(fā)明的一些實施方式中，攪拌速度為90~200rpm，因為在本發(fā)明的實施方式中，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速低于90rpm時，會存在球形氫氧化鎳夾帶鋰的含量將超過10ppm，轉(zhuǎn)速過高，超過200rpm時，對球形氫氧化鎳夾帶鋰的含量基本都在10ppm以下，但過高的轉(zhuǎn)速，對于反應(yīng)時的能耗要求也較高，因此將攪拌速度控制為90~200rpm是較為適宜的。

[0041]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述步驟沉淀鋰鹽實現(xiàn)鋰的回收具體為，將碳酸鈉溶液加入到所述硫酸鋰母液中，將鋰離子沉淀為碳酸鋰予以回收，并得到沉鋰尾液。當(dāng)然，本發(fā)明中也可以通過通入二氧化碳?xì)怏w與加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀來調(diào)節(jié)pH，使硫酸鋰在堿性條件下，反應(yīng)生成碳酸鋰沉淀。

[0042]在本發(fā)明的一些實施方式中，對沉淀得到所述碳酸鋰進(jìn)行洗滌，離心，干燥，分散，除磁，包裝，得到電池級碳酸鋰和碳酸鋰洗滌液。

[0043]在本發(fā)明的一些實施方式中，對沉淀碳酸鋰后的沉鋰尾液和碳酸鋰洗滌液，加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH后，循環(huán)用于鋰鹽沉淀。

[0044]需要說明的是，在本發(fā)明中，所用萃取劑P204、P507、N290和HBL221均可商業(yè)購得，其中HBL221萃取劑為磷酸酯類萃取劑，商業(yè)購得自湖南宏邦新材料有限公司。

[0045]應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明中，所述除雜與萃取步驟時，各離子去除的先后順序并無特別限制，只要是能夠去除，最終得到含有硫酸鋰和硫酸鎳的浸出液即可。本發(fā)明中，去除順序為鐵離子＞鋅離子、鋁離子、鈣離子、銅離子、錳離子＞氟離子＞鈷離子＞鎂離子，僅僅是從工藝適配性的角度考慮，其也可以是鐵離子、鋅離子、鋁離子、鈣離子、銅離子、錳離子、鈷離子一并萃取后，再去除氟離子（如有），得到主要為硫酸鋰和硫酸鎳的浸出液即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)工藝需要，適當(dāng)調(diào)整除雜的雜質(zhì)離子的去除順序與批次，以及是否是總得一次性萃取后，再進(jìn)行分別用不同的萃取劑進(jìn)行萃取分離，或者不分離，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

[0046]第三方面，本發(fā)明提供了一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，包括裝置本體，所述裝置本體上設(shè)有若干個進(jìn)料口，位于所述裝置本體上端側(cè)壁的溢流口和位于所述裝置本體底部的卸料口；與所述裝置本體密封連接，用于在所述裝置本體內(nèi)攪拌的攪拌裝置；和包裹于所述裝置本體外側(cè)，用于加熱或者冷卻所述裝置本體的控溫裝置；其中，所述從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置用于使鋰溶液中三元金屬離子M形成球形氫氧化物的沉淀，使鋰溶液中的鋰與三元金屬離子M分離。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置的結(jié)構(gòu)得到簡化，降低了生產(chǎn)成本及操作要求。

[0047]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述攪拌裝置包括電機(jī)、攪拌軸和與攪拌軸連接的攪拌槳葉。

[0048]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述攪拌槳葉為渦輪形狀，且所述攪拌槳葉沿所述攪拌軸從上至下的中軸線方向構(gòu)成30°~45°的夾角。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述攪拌槳葉的數(shù)量為2~6片。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述攪拌槳葉的數(shù)量為2片。在本發(fā)明的一些實施方式中，所述攪拌槳葉的數(shù)量為3片。在本發(fā)明的另一些實施方式中，所述攪拌槳葉的數(shù)量為6片。將攪拌槳葉設(shè)置為渦輪形狀，并通過對攪拌槳葉數(shù)量的選擇，及攪拌槳葉與攪拌軸間的角度控制，使其沿所述攪拌軸從上至下的中軸線方向構(gòu)成30°~45°的夾角，與現(xiàn)有的無角度水平兩葉攪拌槳葉相比，攪拌效果提升了1~4倍，當(dāng)攪拌槳葉的數(shù)量為6葉時，攪拌效果最好，達(dá)到4倍。

[0049]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述進(jìn)料口設(shè)置有延伸至攪拌槳葉所述裝置本體內(nèi)底部區(qū)域的進(jìn)料管道。

[0050]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述進(jìn)料管道的末端與所述攪拌槳葉水平軸線平齊（或基本平齊），且與所述攪拌槳葉在攪拌時形成的圓最外沿的距離為30~50mm。此位置進(jìn)料可使料液獲得最大攪拌線速度，料液將以最快速率分散在反應(yīng)裝置內(nèi)，形成球形氫氧化物。

[0051]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述裝置本體內(nèi)的側(cè)壁還設(shè)有用于阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)液流的若干擋板。裝置本體內(nèi)側(cè)壁上擋板的設(shè)置，避免了物料轉(zhuǎn)速較慢時，物料在攪拌槳葉帶動下跟隨選擇，形成V字形旋渦。此時隨著攪拌裝置的攪拌速度提升，V字形旋渦并不會消失，且出現(xiàn)逐漸加深，導(dǎo)致形成氣蝕，將大大影響攪拌效果。此時，設(shè)置于裝置本體內(nèi)側(cè)壁的擋板可有效阻擋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的V字形旋渦，并使其生成反向渦流作用，使物料達(dá)到充分接觸，加快傳質(zhì)，更有利于球形氫氧化物沉淀反應(yīng)。

[0052]在本發(fā)明的一些實施方式中，當(dāng)所述擋板的數(shù)量為偶數(shù)個時，其對稱且均勻分布于所述裝置本體的內(nèi)側(cè)壁。擋板均勻分布于所述裝置本體的內(nèi)側(cè)壁時，在攪拌槳葉的配合下，可以使攪拌效率達(dá)到最佳。

[0053]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述擋板的數(shù)量為2~8個，且均勻分布于所述裝置本體的內(nèi)側(cè)壁。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明中對于擋板的數(shù)量，并無特別的限制，因為擋板的大小可以根據(jù)實際情況來調(diào)整，因而對其數(shù)量也就并無特別限制。此處，將所述擋板的數(shù)量限制為2~8個，是因為就一般而論，采用2~8個擋板已經(jīng)足夠阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流。

[0054]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述溢流口位于所述裝置本體的滿液位線體積的80%~90%處。溢流口的位置設(shè)置，主要是兼顧裝置本體內(nèi)反應(yīng)時的反應(yīng)時間以及進(jìn)料速度，在本發(fā)明中，將所述溢流口位于所述裝置本體的滿液位線體積的80%~90%處，是比較合適的。應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以根據(jù)本發(fā)明，對此做出適應(yīng)性的調(diào)整，也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

[0055]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述球形氫氧化物中的鋰含量≤10ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤5ppm。

[0056]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述鋰溶液中的鋰濃度為0.1~30.0g/L，三元金屬離子M的濃度為80.0~130.0g/L。

[0057]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述鋰溶液中的鋰濃度為0.1~25.0g/L。

[0058]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述三元金屬離子M為鎳、鈷、錳、鋁中的至少一種。

[0059]在本發(fā)明的一些實施方式中，形成所述球形氫氧化物的步驟包括：在所述鋰溶液中加入氨水和強(qiáng)堿進(jìn)行反應(yīng)，攪拌，使所述三元金屬離子M形成球形氫氧化物。

[0060]在本發(fā)明的一些實施方式中，所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種。

[0061]在本發(fā)明的一些實施方式中，反應(yīng)溫度為40℃~70℃。

[0062]在本發(fā)明的一些實施方式中，反應(yīng)pH值為10.5~12.0。

[0063]在本發(fā)明的一些實施方式中，攪拌速度為90~200rpm。

[0064]在本發(fā)明的一些實施方式中，在母液中加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH，使所述母液中的鋰沉淀為碳酸鋰。

[0065]一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置的應(yīng)用，對沉淀得到所述碳酸鋰進(jìn)行洗滌，離心，干燥，分散，除磁，包裝，得到電池級碳酸鋰和碳酸鋰洗滌液，將所述碳酸鋰用于合成鋰離子電池。

[0066]本發(fā)明至少具以下有益效果之一：

本發(fā)明提供了一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的方法，該方法通過使鋰溶液中的三元金屬離子M形成球形氫氧化物，分離，具有較高生產(chǎn)效率和可接受的成本區(qū)間，并且實現(xiàn)了鋰的完全回收，有效利用了鋰資源，也避免了對環(huán)境造成堿金屬污染。同時與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了采用萃取回收三元金屬離子M從而使其與鋰分離，由于電池中三元金屬離子M含量極高，因此避免了大量萃取劑的使用，降低了生產(chǎn)成本，同時基本實現(xiàn)了對鋰的完全回收，沉淀后的鋰溶液中三元金屬離子M含量小于5ppm，為有效利用鋰資源提供了新的技術(shù)路線。

[0067]進(jìn)一步，利用本發(fā)明中的技術(shù)方案，通過對前端電池溶解并回收鋰后的余鋰（一般≤2g/L）各組分回收，提供了一種從低含鋰量的電池廢料中回收鋰的方法，實現(xiàn)了低濃度的鋰及電池中鎳、鈷、錳等金屬元素的回收，與現(xiàn)有對余鋰溶液采用蒸發(fā)結(jié)晶濃縮回收鋰的技術(shù)路線，降低了能耗要求，且同時有著巨大的成本優(yōu)勢。

[0068]進(jìn)一步，還提供了一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，降低了生產(chǎn)成本及操作要求。

[0069]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

[0070]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的工藝流程圖。

[0071]圖2是低含鋰量的電池廢料中回收鋰的工藝流程圖。

[0072]圖3是鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置示意圖。

[0073]圖4是實施方式1中球形氫氧化鎳的SEM電鏡圖。

[0074]圖中：反應(yīng)裝置-100；進(jìn)料口101；溢流口102；卸料口103；擋板-104；進(jìn)料管道-105；攪拌裝置-200；電機(jī)-201；攪拌軸-202；攪拌槳葉-203；控溫裝置-300。

具體實施方式

[0075]下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施方式將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

[0076]本發(fā)明實施方式中元素含量測試采用ICP-OES原子發(fā)射光譜，“/”表示未檢出該項。

[0077]實施方式1：

含有三元金屬離子M（鎳）的硫酸鋰溶液，鎳濃度為120g/L，鋰濃度為18.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為160rpm，pH值為12.0，合成溫度為60℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳）的硫酸鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化鎳中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0078]實施方式2：

含有三元金屬離子M（鎳）的硫酸鋰溶液，鎳濃度為120g/L，鋰濃度為25.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為160rpm，pH值為12.0，合成溫度為60℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳）的硫酸鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化鎳中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0079]實施方式3：

含有三元金屬離子M（鈷）的硫酸鋰溶液，鈷濃度為110g/L，鋰濃度為30.0g/L，含有三元金屬離子M（鈷）的硫酸鋰溶液和氫氧化鉀溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為160rpm，pH值為12.0，合成溫度為60℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鈷）的硫酸鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化鈷中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0080]實施方式4：

含有三元金屬離子M（鈷）的硫酸鋰溶液，鈷濃度為100g/L，鋰濃度為5.0g/L，含有三元金屬離子M（鈷）的硫酸鋰溶液和氫氧化鉀溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為180rpm，pH值為11.0，合成溫度為40℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鈷）的硫酸鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化鈷中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0081]實施方式5：

含有三元金屬離子M（錳）的硫酸鋰溶液，錳濃度為90g/L，鋰濃度為16.0g/L，含有三元金屬離子M（錳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為200rpm，pH值為11.0，合成溫度為50℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（錳）的硫酸鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化錳中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0082]實施方式6：

含有三元金屬離子M（錳）的硫酸鋰溶液，錳濃度為80g/L，鋰濃度為8.0g/L，含有三元金屬離子M（錳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為140rpm，pH值為10.5，合成溫度為70℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（錳）的硫酸鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化錳中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0083]實施方式7：

含有三元金屬離子M（鎳）的氯化鋰溶液，鎳濃度為120g/L，鋰濃度為12.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳）的氯化鋰溶液和氫氧化鈉、氫氧化鉀的混合溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為120rpm，pH值為11.5，合成溫度為70℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳）的氯化鋰溶液中M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和氯化鋰溶液中剩余M含量進(jìn)行檢測。

[0084]實施方式8：

含有三元金屬離子M（鎳和鈷）的硝酸鋰溶液，鎳和鈷的濃度之和為120g/L，鋰濃度為2.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳和鈷）的硝酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為90rpm，pH值為12.0，合成溫度為70℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳和鈷）的硝酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M（鎳和鈷）的含量進(jìn)行檢測。

[0085]實施方式9：

含有三元金屬離子M（鎳和錳）的硫酸鋰溶液，M濃度為130g/L，鋰濃度為18.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳和錳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為100rpm，pH值為10.5，合成溫度為45℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用過濾的方式進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳和錳）的硫酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M的含量進(jìn)行檢測。

[0086]實施方式10：

含有三元金屬離子M（鎳和鋁）的硫酸鋰溶液，M濃度為130g/L，鋰濃度為0.1g/L，含有三元金屬離子M（鎳和錳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為100rpm，pH值為10.5，合成溫度為55℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用過濾的方式進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳和鋁）的硫酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M的含量進(jìn)行檢測。

[0087]實施方式11：

含有三元金屬離子M（鎳、鈷、錳）的硫酸鋰溶液，M濃度為90g/L，鋰濃度為10.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳、鈷、錳）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為120rpm，pH值為10.8，合成溫度為60℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用過濾的方式進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳、鈷、錳）的硫酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M的含量進(jìn)行檢測。

[0088]實施方式12：

含有三元金屬離子M（鎳、鈷和鋁）的硫酸鋰溶液，M濃度為80g/L，鋰濃度為20.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳、鈷和鋁）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為160rpm，pH值為11.6，合成溫度為60℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用過濾的方式進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳、鈷和鋁）的硫酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M的含量進(jìn)行檢測。

[0089]實施方式13：

含有三元金屬離子M（鎳、鈷和鋁）的硫酸鋰溶液，M濃度為120g/L，鋰濃度為16.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳、鈷和鋁）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為160rpm，pH值為11.8，合成溫度為50℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用過濾的方式進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳、鈷和鋁）的硫酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M的含量進(jìn)行檢測。

[0090]實施方式14：

含有三元金屬離子M（鎳、鈷、錳和鋁）的硫酸鋰溶液，M濃度為120g/L，鋰濃度為18.0g/L，含有三元金屬離子M（鎳、鈷、錳和鋁）的硫酸鋰溶液和氫氧化鈉溶液、氨水一同進(jìn)入合成反應(yīng)釜，控制攪拌速度為160rpm，pH值為11.2，合成溫度為50℃，反應(yīng)釜滿后正常溢流，溢流出漿料用過濾的方式進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)了含有三元金屬離子M（鎳、鈷、錳和鋁）的硫酸鋰溶液中金屬離子M與鋰的有效分離，并對所得球形氫氧化物中鋰殘余量和硫酸鋰溶液中剩余M的含量進(jìn)行檢測。

[0091]對比方式1：

合成溫度為35℃，其余實施條件同實施方式1。

[0092]對比方式2：

pH值為13.0，其余實施條件同實施方式1。

[0093]對比方式3：

pH值為10.0，其余實施條件同實施方式1。

[0094]對比方式4：

攪拌速度為80rpm，其余實施條件同實施方式1。

[0095]對實施方式1-14以及對比方式1-4得到球形氫氧化物中鋰殘余量和母液中的剩余M的含量進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示：

實施方式1-14所得到的球形氫氧化物中的鋰殘余量均小于10ppm（0.01g/L），母液中剩余的M含量≤5ppm，實現(xiàn)了鋰溶液中三元金屬離子M（鎳、鈷、錳和鋁）與鋰的有效分離，與現(xiàn)有技術(shù)中采用萃取的方式，對鎳進(jìn)行萃取，得到鋰溶液，從上述實施方式、對比方式數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明實現(xiàn)了鋰溶液中含有的三元金屬離子M的很好分離，提供了新的技術(shù)路線。

[0096]進(jìn)一步，對經(jīng)過鋰回收后的含量低的（一般都在1.5~2.0g/L）電池廢料，通過溶解浸出得到浸出液，除雜與萃取，蒸發(fā)結(jié)晶，沉淀球形氫氧化鎳使鎳與鋰分離，沉淀鋰鹽實現(xiàn)鋰的回收。

[0097]實施方式15：

電池廢料通過溶解浸出得到浸出液，除雜與萃取，蒸發(fā)結(jié)晶，沉淀球形氫氧化鎳使鎳與鋰分離，沉淀鋰鹽實現(xiàn)鋰的回收。具體的，將含低含鋰電池料投入漿化槽，用濃硫酸將其溶解為以硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳為主的混合漿料，使粗料充分溶解后過濾得到浸出液（鋰≤2g/L）。對浸出液通入雙氧水將亞鐵氧化成三價鐵，調(diào)節(jié)pH值至3.5使三價鐵水解為水合氫氧化鐵沉淀，過濾去除浸出液中的鐵雜質(zhì)，采用P204萃取劑對浸出液中含有的銅離子、鋅離子、鋁離子、鈣離子、錳離子進(jìn)行萃取去除，并轉(zhuǎn)鎳皂，HBL221萃取劑對浸出液中的含有的氟離子進(jìn)行萃取去除，N290萃取劑對浸出液中的含有的鎂離子進(jìn)行去除，并轉(zhuǎn)鎳皂，P507萃取劑對浸出液中的含有的鈷離子進(jìn)行去除，并轉(zhuǎn)鎳皂，得到含有硫酸鎳和硫酸鋰的浸出液，通過蒸發(fā)濃縮，使硫酸鎳結(jié)晶析出，同時也使硫酸鋰的濃度得到了提升，分離結(jié)晶析出的硫酸鎳后，得到硫酸鋰晶體和鋰含量為30.0g/L的分離后的母液，此時分離后的母液中硫酸鎳為飽和濃度，鋰的濃度得到富集，為30.0g/L。在分離后的母液中加入氨水和強(qiáng)堿溶液氫氧化鈉，在溫度為60℃，pH值為12.0，攪拌速度為160rpm的條件下進(jìn)行反應(yīng)，形成球形氫氧化鎳，離心分離，得到的球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液，實現(xiàn)了鎳與鋰的完全分離。將碳酸鈉溶液加入到所述硫酸鋰母液中，調(diào)節(jié)pH至合適值將鋰離子沉淀為碳酸鋰后，經(jīng)過洗滌，離心，干燥，分散，除磁，包裝，得到電池級碳酸鋰。沉鋰尾液和碳酸鋰洗滌液，加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH后，循環(huán)用于碳酸鋰沉淀，并對浸出液、各除雜與萃取后、蒸發(fā)結(jié)晶后、沉淀球形氫氧化鎳后的元素含量進(jìn)行檢測。

[0098]實施方式16：

蒸發(fā)濃縮，使硫酸鎳結(jié)晶析出，使分離后的母液中鋰含量為25.0g/L，其余同實施方式15。

[0099]實施方式17：

除鐵pH為4.0，分離后的母液中鋰含量為20.0g/L，強(qiáng)堿溶液為氫氧化鉀，反應(yīng)溫度為40℃，pH為11.5，攪拌速度為180rpm，其余同實施方式15。

[0100]實施方式18：

除鐵pH為4.0，分離后的母液中鋰含量為12.0g/L，強(qiáng)堿溶液為氫氧化鉀，反應(yīng)溫度為40℃，pH為11.0，攪拌速度為180rpm，其余同實施方式15。

[0101]實施方式19：

除鐵pH為4.0，通入氧氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為8.0g/L，反應(yīng)溫度為50℃，pH為11.0，攪拌速度為200rpm，其余同實施方式15。

[0102]實施方式20：

除鐵pH為4.5，通入氧氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為8.0g/L，反應(yīng)溫度為70℃，pH為10.5，攪拌速度為140rpm，其余同實施方式15。

[0103]實施方式21：

除鐵pH為4.5，通入氧氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為22.0g/L，強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合溶液，反應(yīng)溫度為70℃，pH為11.5，攪拌速度為120rpm，其余同實施方式15。

[0104]實施方式22：

除鐵pH為4.5，通入氧氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為22.0g/L，反應(yīng)溫度為70℃，攪拌速度為90rpm，其余同實施方式15。

[0105]實施方式23：

除鐵pH為5.0，通入空氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為22.0g/L，反應(yīng)溫度為45℃，pH為10.5，攪拌速度為100rpm，球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液的分離方式為過濾，其余同實施方式15。

[0106]實施方式24：

除鐵pH為5.0，通入空氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為20.0g/L，反應(yīng)溫度為55℃，pH為10.5，攪拌速度為100rpm，球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液的分離方式為過濾，其余同實施方式15。

[0107]實施方式25：

除鐵pH為5.0，通入空氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為16.0g/L，pH為10.8，攪拌速度為100rpm，球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液的分離方式為壓濾，其余同實施方式15。

[0108]實施方式26：

除鐵pH為5.5，通入空氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為16.0g/L，pH為11.6，攪拌速度為160rpm，球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液的分離方式為壓濾，其余同實施方式15。

[0109]實施方式27：

除鐵pH為5.5，通入空氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為5.0g/L，反應(yīng)溫度為50℃，pH為11.8，攪拌速度為160rpm，球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液的分離方式為壓濾，其余同實施方式15。

[0110]實施方式28：

除鐵pH為5.5，通入空氣將亞鐵氧化成三價鐵，分離后的母液中鋰含量為18.0g/L，反應(yīng)溫度為50℃，pH為11.2，攪拌速度為160rpm，球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液的分離方式為壓濾，其余同實施方式15。

[0111]實施方式29：

浸出液中不含有鐵，無需進(jìn)行除鐵，其余同實施方式15。

[0112]實施方式30：

浸出液中不含有鎂，無需進(jìn)行除鎂，其余同實施方式15。

[0113]實施方式31：

浸出液中不含有氟，無需進(jìn)行除氟，其余同實施方式15。

[0114]實施方式32：

電池廢料通過溶解浸出得到浸出液，除雜與萃取，蒸發(fā)結(jié)晶，沉淀球形氫氧化鎳使鎳與鋰分離，沉淀鋰鹽實現(xiàn)鋰的回收。具體的，將含低含鋰電池料投入漿化槽，用濃硫酸將其溶解為以硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳為主的混合漿料，使粗料充分溶解后過濾得到浸出液（鋰≤2g/L）。對浸出液通入雙氧水將亞鐵氧化成三價鐵，調(diào)節(jié)pH值至3.5使三價鐵水解為水合氫氧化鐵沉淀，過濾去除浸出液中的鐵雜質(zhì)，采用P204萃取劑對浸出液中含有的銅離子、鋅離子、鋁離子、鈣離子、錳離子進(jìn)行萃取去除，HBL221萃取劑對浸出液中的含有的氟離子進(jìn)行萃取去除，N290萃取劑對浸出液中的含有的鎂離子進(jìn)行去除，P507萃取劑對浸出液中的含有的鈷離子進(jìn)行去除，得到含有硫酸鎳和硫酸鋰的浸出液，通過蒸發(fā)濃縮，使硫酸鎳結(jié)晶析出，同時也使硫酸鋰的濃度得到了提升，分離結(jié)晶析出的硫酸鎳后，得到硫酸鋰晶體和鋰含量為30.0g/L的分離后的母液，此時分離后的母液中硫酸鎳為飽和濃度，鋰的濃度得到富集，為30.0g/L。在分離后的母液中加入氨水和強(qiáng)堿溶液氫氧化鈉，在溫度為60℃，pH值為12.0，攪拌速度為160rpm的條件下進(jìn)行反應(yīng)，形成球形氫氧化鎳，離心分離，得到的球形氫氧化鎳和硫酸鋰母液，實現(xiàn)了鎳與鋰的完全分離。將碳酸鈉溶液加入到所述硫酸鋰母液中，調(diào)節(jié)pH至合適值將鋰離子沉淀為碳酸鋰后，經(jīng)過洗滌，離心，干燥，分散，除磁，包裝，得到電池級碳酸鋰。沉鋰尾液和碳酸鋰洗滌液，加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH后，循環(huán)用于碳酸鋰沉淀，并對浸出液、各除雜與萃取后、蒸發(fā)結(jié)晶后、沉淀球形氫氧化鎳后的元素含量進(jìn)行檢測。

[0115]對實施方式15-31中浸出液各元素含量進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2所示：

。

[0116]對實施方式15-31中除雜與萃取后的各元素含量進(jìn)行檢測，結(jié)果如表3所示：

。

[0117]對實施方式15-31中蒸發(fā)結(jié)晶后的硫酸鎳晶體中鋰含量，分離后的母液中鋰和鎳的含量，以及球形氫氧化鎳沉淀中的鋰含量和硫酸鋰母液中的鎳含量進(jìn)行檢測，結(jié)果如表4所示：

需要說明的是，此處，硫酸鎳結(jié)晶后，該分離后的母液是鎳、鋰的混合離子溶液，其飽和程度受兩種離子相互影響，同時溫度變化也會對鎳離子濃度造成影響，此外，洗滌硫酸鎳晶體的洗滌液，也會對其濃度有一些影響，因此會略有不同。

[0118]實施方式15-31顯示了對經(jīng)過鋰回收后的含量低的（一般都在1.5~2.0g/L）電池廢料，通過溶解浸出得到浸出液，除雜與萃取，蒸發(fā)結(jié)晶，沉淀球形氫氧化鎳使鎳與鋰分離，沉淀鋰鹽實現(xiàn)鋰的回收方法。除雜后的浸出液（Ni約為100g/L，Li約為2g/L），與進(jìn)行鎳萃取相比，分離每噸鋰需萃取50噸鎳，而萃取分離成本約為6000元/噸鎳，成本高，且此時，分離后的母液中鋰濃度仍然還是約2.0g/L，如果要實現(xiàn)對鋰的進(jìn)一步回收，此時還需要對分離后的鋰進(jìn)行大量的濃縮，結(jié)晶，能耗高，成本高。釆用本發(fā)明技術(shù)方案，分離每噸鎳成本約為1000元/噸鎳，且使分離后的母液中鋰濃度得到了大幅度的提升，可以根據(jù)鎳結(jié)晶的情況進(jìn)行濃縮，理論上最高可以達(dá)到硫酸鋰的溶解度上限。在本發(fā)明中，考慮其前后工藝的銜接性，為5.0~30.0g/L，進(jìn)一步降低了濃縮鋰需要的能耗成本，具有非常大的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。

[0119]如圖3所示，一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，包括裝置本體100，所述裝置本體上設(shè)有3個進(jìn)料口101，所述進(jìn)料口設(shè)置有延伸至所述裝置本體內(nèi)底部區(qū)域的進(jìn)料管道105，分別用于輸送含有三元金屬離子M的鋰溶液，氨水和強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液。在所述裝置本體上端側(cè)壁上，滿液位線體積的80%處設(shè)置有溢流口102和位于所述裝置本體底部的卸料口103，用于清洗與卸料。與所述裝置本體密封連接，用于在所述裝置本體內(nèi)攪拌的攪拌裝置200，攪拌裝置包括用以傳動的電機(jī)201，與電機(jī)相連的攪拌軸202和與攪拌軸相連的渦輪形狀的攪拌槳葉203；和包裹于所述裝置本體外側(cè)，用于加熱或者冷卻所述裝置本體的控溫裝置300，控溫裝置可以是如油/氣換熱器形式，通過與所述裝置本體相接觸進(jìn)行加熱，或者利用油或水基冷卻回路對所述裝置本體進(jìn)行冷卻降溫。所述控溫裝置用以加熱或者冷卻取決于循環(huán)回路中的介質(zhì)是冷媒還是熱媒。所述攪拌槳葉的數(shù)量為6片，且所述攪拌槳葉203沿所述攪拌軸202從上至下的中軸線方向構(gòu)成45°的夾角。在所述進(jìn)料管道的末端與所述攪拌槳葉水平軸線平齊，且與所述攪拌槳葉在攪拌時形成的圓最外沿的距離為30mm。在所述裝置本體內(nèi)的側(cè)壁還設(shè)有用于阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流的4塊擋板，設(shè)置于裝置本體內(nèi)側(cè)壁的擋板可有效阻擋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的V字形旋渦，并使其生成反向渦流作用，使物料達(dá)到充分接觸，加快傳質(zhì)，更有利于球形氫氧化物沉淀反應(yīng)。其中，所述從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置用于使鋰溶液中三元金屬離子M形成球形氫氧化物的沉淀，使鋰溶液中的鋰與三元金屬離子M分離。

[0120]如圖3所示，一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，包括裝置本體100，所述裝置本體上設(shè)有4個進(jìn)料口101，所述進(jìn)料口設(shè)置有延伸至所述裝置本體內(nèi)底部區(qū)域的進(jìn)料管道105，其中三個進(jìn)料口分別用于輸送含有三元金屬離子M的鋰溶液，氨水和強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液，另外一個進(jìn)料口關(guān)閉。在所述裝置本體上端側(cè)壁上，滿液位線體積的85%處設(shè)置有溢流口102和位于所述裝置本體底部的卸料口103，用于清洗與卸料。與所述裝置本體密封連接，用于在所述裝置本體內(nèi)攪拌的攪拌裝置200，攪拌裝置包括用以傳動的電機(jī)201，與電機(jī)相連的攪拌軸202和與攪拌軸相連的渦輪形狀的攪拌槳葉203；和包裹于所述裝置本體外側(cè)，用于加熱或者冷卻所述裝置本體的控溫裝置300，控溫裝以是置可如油/氣換熱器形式，通過與所述裝置本體相接觸進(jìn)行加熱，或者利用油或水基冷卻回路對所述裝置本體進(jìn)行冷卻降溫。所述控溫裝置用以加熱或者冷卻取決于循環(huán)回路中的介質(zhì)是冷媒還是熱媒。所述攪拌槳葉的數(shù)量為5片，且所述攪拌槳葉203沿所述攪拌軸202從上至下的中軸線方向構(gòu)成30°的夾角。在所述進(jìn)料管道的末端與所述攪拌槳葉水平軸線平齊，且與所述攪拌槳葉在攪拌時形成的圓最外沿的距離為40mm。在所述裝置本體內(nèi)的側(cè)壁還設(shè)有用于阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流的6塊擋板，設(shè)置于裝置本體內(nèi)側(cè)壁的擋板可有效阻擋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的V字形旋渦，并使其生成反向渦流作用，使物料達(dá)到充分接觸，加快傳質(zhì)，更有利于球形氫氧化物沉淀反應(yīng)。其中，所述從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置用于使鋰溶液中三元金屬離子M形成球形氫氧化物的沉淀，使鋰溶液中的鋰與三元金屬離子M分離。

[0121]如圖3所示，一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，包括裝置本體100，所述裝置本體上設(shè)有3個進(jìn)料口101，所述進(jìn)料口設(shè)置有延伸至所述裝置本體內(nèi)底部區(qū)域的進(jìn)料管道105，分別用于輸送含有三元金屬離子M的鋰溶液，氨水和強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液。在所述裝置本體上端側(cè)壁上，滿液位線體積的90%處設(shè)置有溢流口102和位于所述裝置本體底部的卸料口103，用于清洗與卸料。與所述裝置本體密封連接，用于在所述裝置本體內(nèi)攪拌的攪拌裝置200，攪拌裝置包括用以傳動的電機(jī)201，與電機(jī)相連的攪拌軸202和與攪拌軸相連的渦輪形狀的攪拌槳葉203；和包裹于所述裝置本體外側(cè)，用于加熱或者冷卻所述裝置本體的控溫裝置300，控溫裝置可以是如油/氣換熱器形式，通過與所述裝置本體相接觸進(jìn)行加熱，或者利用油或水基冷卻回路對所述裝置本體進(jìn)行冷卻降溫。所述控溫裝置用以加熱或者冷卻取決于循環(huán)回路中的介質(zhì)是冷媒還是熱媒。所述攪拌槳葉的數(shù)量為2片，且所述攪拌槳葉203沿所述攪拌軸202從上至下的中軸線方向構(gòu)成35°的夾角。在所述進(jìn)料管道的末端與所述攪拌槳葉水平軸線平齊，且與所述攪拌槳葉在攪拌時形成的圓最外沿的距離為50mm。在所述裝置本體內(nèi)的側(cè)壁還設(shè)有用于阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流的8塊擋板，設(shè)置于裝置本體內(nèi)側(cè)壁的擋板可有效阻擋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的V字形旋渦，并使其生成反向渦流作用，使物料達(dá)到充分接觸，加快傳質(zhì)，更有利于球形氫氧化物沉淀反應(yīng)。其中，所述從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置用于使鋰溶液中三元金屬離子M形成球形氫氧化物的沉淀，使鋰溶液中的鋰與三元金屬離子M分離。

[0122]如圖3所示，一種從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，包括裝置本體100，所述裝置本體上設(shè)有3個進(jìn)料口101，所述進(jìn)料口設(shè)置有延伸至所述裝置本體內(nèi)底部區(qū)域的進(jìn)料管道105，分別用于輸送含有三元金屬離子M的鋰溶液，氨水和強(qiáng)堿氫氧化鉀溶液。在所述裝置本體上端側(cè)壁上，滿液位線體積的80%處設(shè)置有溢流口102和位于所述裝置本體底部的卸料口103，用于清洗與卸料。與所述裝置本體密封連接，用于在所述裝置本體內(nèi)攪拌的攪拌裝置200，攪拌裝置包括用以傳動的電機(jī)201，與電機(jī)相連的攪拌軸202和與攪拌軸相連的渦輪形狀的攪拌槳葉203；和包裹于所述裝置本體外側(cè)，用于加熱或者冷卻所述裝置本體的控溫裝置300，控溫裝置可以是如油/氣換熱器形式，通過與所述裝置本體相接觸進(jìn)行加熱，或者利用油或水基冷卻回路對所述裝置本體進(jìn)行冷卻降溫。所述控溫裝置用以加熱或者冷卻取決于循環(huán)回路中的介質(zhì)是冷媒還是熱媒。所述攪拌槳葉的數(shù)量為6片，且所述攪拌槳葉203沿所述攪拌軸202從上至下的中軸線方向構(gòu)成45°的夾角。在所述進(jìn)料管道的末端與所述攪拌槳葉水平軸線平齊，且與所述攪拌槳葉在攪拌時形成的圓最外沿的距離為30mm。在所述裝置本體內(nèi)的側(cè)壁還設(shè)有用于阻擋所述攪拌裝置在攪拌時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)渦流的2塊擋板，設(shè)置于裝置本體內(nèi)側(cè)壁的擋板可有效阻擋旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的V字形旋渦，并使其生成反向渦流作用，使物料達(dá)到充分接觸，加快傳質(zhì)，更有利于球形氫氧化物沉淀反應(yīng)。其中，所述裝置用于使鋰溶液中三元金屬離子M形成球形氫氧化物的沉淀，使鋰溶液中的鋰與三元金屬離子M分離。

[0123]用本發(fā)明中從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，分離鋰與三元金屬離子M時，得到的球形氫氧化物中的鋰含量≤10ppm，母液中三元金屬離子M的含量≤5ppm。

[0124]用本發(fā)明中從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，分離鋰與三元金屬離子M時，鋰溶液中的鋰濃度為0.1~30.0g/L，三元金屬離子M的濃度為80.0~130.0g/L。

[0125]用本發(fā)明中從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，分離鋰與三元金屬離子M時，鋰溶液中的鋰濃度為0.1~25.0g/L。

[0126]用本發(fā)明中從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，分離鋰與三元金屬離子M時，三元金屬離子M為鎳、鈷、錳、鋁中的至少一種。

[0127]用本發(fā)明中從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，分離鋰與三元金屬離子M時，形成所述球形氫氧化物的步驟包括：在所述鋰溶液中加入氨水和強(qiáng)堿進(jìn)行反應(yīng)，其中反應(yīng)溫度為40℃~70℃，反應(yīng)pH值為10.5~12.0，攪拌速度為90~200rpm，使所述三元金屬離子M形成球形氫氧化物。其中，所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少一種。

[0128]用本發(fā)明中從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置，分離鋰與三元金屬離子M時，在得到的母液中加入碳酸鈉，調(diào)節(jié)pH，使所述母液中的鋰沉淀為碳酸鋰。

[0129]從鋰溶液中分離鋰與三元金屬離子M的裝置的應(yīng)用，對沉淀得到碳酸鋰進(jìn)行洗滌，離心，干燥，分散，除磁，包裝，得到電池級碳酸鋰，將所述碳酸鋰用于合成鋰離子電池。

[0130]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“第一”“第二”等僅用于描述目的，術(shù)語“上下左右、中”等僅用于描述相對方位，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量或?qū)嶋H具體位置。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

[0131]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施方式”“一些實施方式”“示例”“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施方式或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施方式或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必針對的是相同的實施方式或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施方式或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施方式或示例以及不同實施方式或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

[0132]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施方式，可以理解的是，上述實施方式是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施方式進(jìn)行變化、修改、替換和變型。

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