Question

从废旧锂离子二次电池(主要成分为，还含有少量石墨和镀镍金属钢壳、铝箔以及钙等杂质)中回收钴和锂的工艺流程如下：

回答下列问题：

(1)“碱浸”目的是___________。

(2)“酸浸”过程中发生反应的离子方程式为：_____________。浸渣含有的主要成分是_________。

(3)“萃取净化”除去的杂质离子有外，还有__________。

(4)“萃取分离”中钴、锂萃取率与平衡pH关系如图所示，pH一般选择5左右，理由是______________。

(5)“沉锂”中溶解度随温度变化曲线如下图所示：

①根据平衡移动原理分析在水中溶解度随温度变化的原因____________________。

②为获得高纯，提纯操作依次为趁热过滤、________、烘干。

Answer

除去铝 2LiCoO2+H2O2 +6H+＝2Li++2Co2++O2↑+4H2O 石墨、硫酸钙 Fe3+ 分离效率最高 Li2CO3溶解过程为放热反应 洗涤

【解析】

根据流程和题意碱浸除去的是溶于碱溶液的铝；酸浸的目的是把+3价的钴还原为+2价，同时使Ca2+转化为硫酸钙和不溶的碳一起过滤除去；萃取净化的目的是除去镍和铁，萃取分离是分离锂和钴。

(1)“碱浸”的目的是用氢氧化钠溶液将其中的Al溶解，将Al除去；

(2)LiCoO2中Co为+3价，最后生成的CoSO4中Co为+2价，所以酸浸这一步中，加入H2O2的目的是为了将+3价Co还原为+2价Co，H2O2做还原剂，生成氧气，所以反应的离子反应方程式为：2 LiCoO2 + H2O2 + 6H+＝2Li++2Co2+ + O2↑ + 4 H2O；浸渣中主要是不与酸反应的石墨以及生成的硫酸钙沉淀。

(3)整个提取的过程中需要除去的杂质是Ca、Fe、Al、Ni；在前面的步骤中已经除去了Al和Ca，所以萃取净化应该要除去Ni2+和Fe3+。

(4)由图示在pH为5左右的时候，Co和Li的萃取率差异最大，此时分离的效果最好。

(5)①图中显示随着温度升高，碳酸锂的溶解度逐渐减小，根据平衡移动的原理，温度升高，平衡向吸热方向进行，所以碳酸锂溶于水的过程是放热的。

②对物质进行提纯，在过滤和烘干之间，必须洗涤，以保证得到的物质纯度较高，所以答案为：洗涤。