Question

【題目】從廢舊鋰離子二次電池(主要成分為，還含有少量石墨和鍍鎳金屬鋼殼、鋁箔以及鈣等雜質(zhì))中回收鈷和鋰的工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)“堿浸”目的是___________。

(2)“酸浸”過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：_____________。浸渣含有的主要成分是_________。

(3)“萃取凈化”除去的雜質(zhì)離子有外，還有__________。

(4)“萃取分離”中鈷、鋰萃取率與平衡pH關(guān)系如圖所示，pH一般選擇5左右，理由是______________。

(5)“沉鋰”中溶解度隨溫度變化曲線如下圖所示：

①根據(jù)平衡移動原理分析在水中溶解度隨溫度變化的原因____________________。

②為獲得高純，提純操作依次為趁熱過濾、________、烘干。

Answer 1

【答案】除去鋁 2LiCoO2+H2O2 +6H+＝2Li++2Co2++O2↑+4H2O 石墨、硫酸鈣 Fe3+ 分離效率最高 Li2CO3溶解過程為放熱反應(yīng) 洗滌

【解析】

根據(jù)流程和題意堿浸除去的是溶于堿溶液的鋁；酸浸的目的是把+3價的鈷還原為+2價，同時使Ca2+轉(zhuǎn)化為硫酸鈣和不溶的碳一起過濾除去；萃取凈化的目的是除去鎳和鐵，萃取分離是分離鋰和鈷。

(1)“堿浸”的目的是用氫氧化鈉溶液將其中的Al溶解，將Al除去；

(2)LiCoO2中Co為+3價，最后生成的CoSO4中Co為+2價，所以酸浸這一步中，加入H2O2的目的是為了將+3價Co還原為+2價Co，H2O2做還原劑，生成氧氣，所以反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為：2 LiCoO2 + H2O2 + 6H+＝2Li++2Co2+ + O2↑ + 4 H2O；浸渣中主要是不與酸反應(yīng)的石墨以及生成的硫酸鈣沉淀。

(3)整個提取的過程中需要除去的雜質(zhì)是Ca、Fe、Al、Ni；在前面的步驟中已經(jīng)除去了Al和Ca，所以萃取凈化應(yīng)該要除去Ni2+和Fe3+。

(4)由圖示在pH為5左右的時候，Co和Li的萃取率差異最大，此時分離的效果最好。

(5)①圖中顯示隨著溫度升高，碳酸鋰的溶解度逐漸減小，根據(jù)平衡移動的原理，溫度升高，平衡向吸熱方向進(jìn)行，所以碳酸鋰溶于水的過程是放熱的。

②對物質(zhì)進(jìn)行提純，在過濾和烘干之間，必須洗滌，以保證得到的物質(zhì)純度較高，所以答案為：洗滌。