Abstract
A hydrometallurgical process to leach cobalt from the waste cathodic active material, $LiCoO_{2}$, and subsequently to separate it by solvent extraction was developed. The optimum leaching conditions for high recovery of colbalt and lithium were obtained: 2.0 M sulfuric acid, 5 $vol.\%$ hydrogen peroxide, $75^{\circ}C$ leaching temperature, 30 minutes leaching time and an initial pulp density of 100 g/L. The respective leaching efficiencies for Co and Li were $93\%$ and $94.5\%$. About $85\%$ Co was extracted from the sulfuric acid leach liquor containing 44.72 g/L Co and 5.43 g/L Li, using 1.5 M Cyanex272 as an extractant at the initial pH 5.0 and in organic to aqueous phase ratio of 1.6:1 under the single stage extraction conditions. The Co in the raraffinate was completely extracted by 0.5 M Na-Cyanex272 at the inital pH 5.0, and an organic to aqueous phase ratio of 1;1. The cobalt sulfate solution of higher than $99.99\%$ purity could be recovered from waste $LiCoO_{2}$, using a series of hydrometallurgical processes: sulfuric acid leaching of waste $LiCoO_{2}$- solvent extraction of Co by Na-Cyanex 271 - scrubbing of Li by sodium carbonate solution - stripping of Co by sulfuric acid solution.
황산을 사용하여 폐양극활물질, $LiCoO_{2}$로부터 코발트를 침출한 뒤 용매추출법으로 분리하여 회수하는 습식제련공정을 개발하였다. 최적침출조건은 황산농도 2.0 M, 과산화수소수 첨가량 5 $vol.\%$, 침출온도 $75^{\circ}C$, 침출시간 30 min., 초기정액농도 100 g/L 이었으며, 코발트와 리튬의 침출율은 각각 $93\%$와 $94.5\%$이었다. 초기 pH 5.0, 유기상과 수용액상의 상비 1.6 : 1, 추출단수 1단의 조건에서 1.5 M Cyanex 272를 추출제로 사용하여 44.72 g/L 코발트와 5.43 g/L 리튬을 함유하는 황산침출액으로부터 $85\%$의 코발트를 추출하였다. 추출잔액에 남아있는 코발트는 Na-Cyanex 272농도 0.5M, 초기 pH 5.0, 유기상과 수용액상의 상비 1:1의 조건에서 완전히 추출되었다. 폐 $LiCoO_{2}$의 황산침출-Na-Cyanex 272에 의한 코발트의 용매추출-탄산소다용액에 의한 리튬의 세정-황산용액에 의한 코발트의 탈거 등 일련의 습식제련공정을 이용하여 폐$LiCoO_{2}$로부터 순도 $99.99\%$이상의 황산코발트용액을 회수할 수 있었다.
