濕法萃取是一種廣泛應(yīng)用于回收三元鋰電池正極材料中金屬（如鎳、鈷、錳和鋰）的重要技術(shù)手段。這種工藝?yán)没瘜W(xué)溶劑在液相條件下溶解或絡(luò)合目標(biāo)金屬離子，從而實(shí)現(xiàn)與其他組分的有效分離與富集。以下是濕法萃取三元鋰電池正極材料中金屬的基本步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

一、前處理與預(yù)處理

物理放電：退役的三元鋰電池可能存在殘余電量，首先需要進(jìn)行安全的物理放電，以消除潛在的電火花風(fēng)險(xiǎn)，并使電極材料處于穩(wěn)定狀態(tài)。

拆解與破碎：將電池外殼打開，取出內(nèi)部組件，尤其是正極片。正極片通常由鋁箔、活性物質(zhì)（含鎳、鈷、錳、鋰的三元材料）、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等組成。通過機(jī)械破碎、研磨等方式將正極材料與鋁箔分離，得到含有活性物質(zhì)的粉末。

熱處理與酸洗：對破碎后的正極材料進(jìn)行熱處理（如有必要），以去除有機(jī)物（如粘結(jié)劑、電解液殘留物等）。隨后進(jìn)行酸洗，使用適當(dāng)?shù)乃崛芤海ㄈ缌蛩帷⑾跛岬龋┤芙怃X箔和其他雜質(zhì)金屬，同時(shí)使三元材料中的金屬氧化物轉(zhuǎn)化為可溶性鹽。

二、浸出過程

選擇浸出劑：根據(jù)三元材料中各金屬的化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的浸出劑，如硫酸、氫氧化鈉、氨水、檸檬酸等。浸出劑的選擇既要能有效溶解目標(biāo)金屬，又要盡可能減少其他雜質(zhì)的浸出。

優(yōu)化浸出條件：調(diào)控浸出溫度、時(shí)間和攪拌速度等參數(shù)，以提高目標(biāo)金屬的浸出效率和選擇性。例如，文獻(xiàn)中提到的浸出率大于99%的Ni、Co、Li，以及97%以上的錳，說明在特定條件下，濕法工藝可以實(shí)現(xiàn)極高效率的金屬回收。

三、萃取分離

協(xié)同萃取：采用有機(jī)溶劑（如P507、D2EHPA等萃取劑）與合適的稀釋劑（如煤油）組成的有機(jī)相與浸出液（水相）接觸，通過調(diào)節(jié)pH、萃取劑濃度、相比、級(jí)數(shù)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)金屬離子在兩相間的分配和分離。例如，針對Ni、Co、Mn的分離，可能需要多級(jí)逆流萃取或采用混合萃取劑體系以提高選擇性和凈化度。

反萃與再生：已負(fù)載金屬離子的有機(jī)相通過反萃段與適當(dāng)?shù)姆摧蛣ㄈ缌蛩帷⒉菟帷彼龋┙佑|，使金屬離子重新轉(zhuǎn)入水相，形成高濃度的金屬鹽溶液。有機(jī)相經(jīng)洗滌、再生后循環(huán)使用。

四、金屬回收與產(chǎn)品制備

金屬沉淀與提純：根據(jù)金屬鹽溶液的性質(zhì)，采用化學(xué)沉淀、電沉積、溶劑萃取、離子交換等方法進(jìn)一步分離和提純金屬。例如，通過添加碳酸鈉生成碳酸鹽沉淀，然后煅燒得到高純度的鎳、鈷、錳氧化物；鋰則可以通過添加碳酸鈉或碳酸銨沉淀為碳酸鋰，再經(jīng)過干燥、煅燒得到高純碳酸鋰產(chǎn)品。

資源再利用：回收得到的高純度鎳、鈷、錳和鋰可以重新用于合成新的三元正極材料，實(shí)現(xiàn)資源的閉環(huán)利用。

濕法萃取技術(shù)在不斷發(fā)展中，科研人員和產(chǎn)業(yè)界持續(xù)探索更高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的工藝流程和新型萃取劑，以應(yīng)對未來大規(guī)模退役三元鋰電池的回收需求，降低對原生礦產(chǎn)資源的依賴，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

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