本发明涉及萃取，尤其是一种适用于三元电池材料的萃取系统及金属元素的萃取工艺。
背景技术：
1、随着正极材料、负极材料及电解质的创新，锂离子电池实现商品化并迅速在多个领域得到广泛应用，特别是新能源汽车的推广，锂离子电池需求快速增长。制造锂离子电池的金属资源，尤其是锂、钴等矿产资源稀缺的金属供需缺口扩大，因此，如何从废旧的锂离子电池中回收金属资源再利用于锂离子电池的制造，是推动锂离子电池产业可持续发展的一个重要途径。
2、废旧三元锂电池中含有镍、钴、锰、锂等金属，传统的处理工艺以湿法分离为主，通过浸出、除杂、萃取分离，根据金属的萃取顺序和分离系数不同，逐个分离金属元素。现有的萃取装置，每一级萃取槽萃取处理后得到的萃取液进入下一级进行下一步处理，萃取处理后得到的有机相则通过溢流方式进入上一级，即溶液在每一级萃取槽内进行一次性混合、分离处理后就进入下一级，每一级的萃取分离出来的金属元素量较低，为了提高金属元素的分离效率，则需要增加萃取的级数，不仅工艺流程长，而且每增加一级萃取分离工艺，均需要增加相应的萃取槽及配套设备、萃取剂的消耗量，整个萃取工艺流程时间也会大幅度增加，而且，对应增加的设备还需要相应的厂房进行匹配，不仅生产效率低，而且生产成本及投资成本高。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有应用于废旧三元锂电池材料回收的萃取装置存在的缺点，提供一种结构合理的萃取系统及金属元素的萃取工艺，每级的萃取液循环返回本级再次进行分离处理，提高每级金属元素的分离量，缩短工艺流程，提高生产效率，降低生产成本及投资成本。
2、本发明所采用的技术方案如下：
3、一种萃取系统，包括若干个串联设置的萃取箱，每个萃取箱上设置若干级萃取槽，每级萃取槽包括有混合室与澄清室，本级萃取槽的混合室与另一级萃取槽的澄清室连通；每级萃取槽设置有引液盒，前一个萃取箱的最后一级萃取槽的引液盒连通下一个萃取箱的最前一级萃取槽的混合室；本级萃取槽的引液盒连通本级萃取槽的澄清室与本级萃取槽的混合室及另一级萃取槽的混合室，每级萃取槽得到的萃取液，一部分回流至本级萃取槽的混合室内，另一部分流至另一级萃取槽的混合室内。
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、每级萃取槽的引液盒包括第一引液盒与第二引液盒，第一引液盒连通本级澄清室与本级混合室，第二引液盒连通本级澄清室与另一级萃取槽的混合室；前一个萃取箱的最后一级萃取槽的第二引液盒通过过流管连通下一个萃取箱的最前一级萃取槽的的混合室。
6、本级萃取槽的第一引液盒与另一级萃取槽的第二引液盒通过同一根过液管连通本级萃取槽的混合室；过液管包括第一过液竖管、第二过液竖管、汇流管及过液横管，第一过液竖管与第二过液竖管通过汇流管连通过液横管，过液横管连通本级萃取槽的混合室，第一过液竖管连通本级萃取槽的第一引液盒，第二过液竖管连通另一级萃取槽的第二引液盒；第一过液竖管管顶设置有第一液位调节器，第二过液竖管管顶设置有第二液位调节器。
7、每级萃取槽设置有连通混合室的进液盒与进油盒，本级萃取槽的第一引液盒连通本级的进液盒，本级萃取槽的第二引液盒连通另一级萃取槽的进液盒。
8、每级萃取槽设置有过油盒，本级萃取槽的过油盒连通本级的进油盒。
9、每级萃取槽的澄清室内还设置有若干格栅板，若干格栅板设置在混合室出口外侧；格栅板的板面上设置若干竖长孔作为通过孔，相邻两块格栅板的通过孔位置交错布置。
10、萃取系统设置有钠皂段、镍皂段、洗钠段、萃取段、洗涤段、反萃段、反铁段、水洗段，每个工艺段分别设置若干级萃取槽；每一个工艺段分别设置有溶液进口，钠皂段、镍皂段、萃取段、反萃段、反铁段、水洗段分别设置有溶液出口；钠皂段的最后一级萃取槽的混合室连通设置有萃取剂进口，水洗段的最后一级萃取槽的澄清室之后连通设置有萃取剂出口。
11、在相邻两个工艺段之间和/或水洗段之后设置有机澄清段，萃取剂出口设置在水洗段之后的有机澄清段上。
12、一种金属元素的萃取工艺，采用上述萃取系统进行萃取，主要包括如下处理步骤：
13、s1、钠皂：在钠皂段用液碱，按照皂化率中和萃取剂里面的氢离子；
14、s2、镍皂：在镍皂段用硫酸镍溶液，替代萃取剂里面的钠离子；
15、s3、洗钠：在洗钠段用稀硫酸溶液，洗去萃取剂里面的钠离子；
16、s4、萃取：在萃取段按照萃取剂萃取金属的顺序，选择需要萃取的金属元素；
17、s5、洗涤：在洗涤段用稀硫酸溶液，洗去不需要萃取的金属元素；
18、s6、反萃：在反萃段用稀硫酸溶液，中和萃取剂里面的金属元素；
19、s7、反铁：在反铁段用稀盐酸溶液，中和萃取剂里面的铁；
20、s8、水洗：在水洗段用纯水，洗去萃取剂里面的氢离子。
21、作为上述技术方案的进一步改进：
22、萃取剂从萃取剂进口加入，从最后一级往最前一级流动经若干级处理后流至下一工艺段，依次经过所有工艺段处理后，从萃取剂出口流出；每个工艺段所需的溶液从各工艺段的溶液进口加入；钠皂段、镍皂段、萃取段、反萃段、反铁段、水洗段的溶液从最前一级往最后一级流动经若干级处理后从该段的溶液出口流出；洗钠段的溶液从最前一级往最后一级流动经若干级洗钠处理后，进入镍皂段、从镍皂段的第二溶液出口流出；洗涤段的溶液从最前一级往最后一级流动经若干级洗涤处理后，进入萃取段、从萃取段的第四溶液出口流出；钠皂段加入的是32%的液碱。
23、本发明的有益效果如下：
24、本发明每级萃取槽萃取所得的萃取液循环回流至同级的进液盒，进而返回本级的混合室内与萃取剂再次混合，然后再至澄清室进行再次分离，通过不断循环回流的方式，使得萃取液在每级萃取槽内就可以进行多次混合、分离处理，大大提高了每级萃取槽分离出来的金属元素量，提高了分离效率，由于每级萃取槽的分离效率提高，在整体分离效率相同的情况下，可以减少萃取的级数，每个萃取工艺段的萃取级数均有所减少的情况，可以使得整个工艺流程大大缩短，减少设备、厂房、萃取剂消耗量投入的同时，也使得整个萃取工艺流程时间大大缩短，提高了生产效率，降低了生产成本及投资成本。
1.一种萃取系统，其特征在于：包括若干个串联设置的萃取箱（1），每个萃取箱（1）上设置若干级萃取槽（12），每级萃取槽（12）包括有混合室（121）与澄清室（122），本级萃取槽（12）的混合室（121）与另一级萃取槽（12）的澄清室（122）连通；每级萃取槽（12）设置有引液盒，前一个萃取箱（1）的最后一级萃取槽（12）的引液盒连通下一个萃取箱（1）的最前一级萃取槽（12）的混合室（121）；本级萃取槽（12）的引液盒连通本级萃取槽（12）的澄清室（122）与本级萃取槽（12）的混合室（121）及另一级萃取槽（12）的混合室（121），每级萃取槽（12）得到的萃取液，一部分回流至本级萃取槽（12）的混合室（121）内，另一部分流至另一级萃取槽（12）的混合室（121）内。
2.按照权利要求1所述的萃取系统，其特征在于：每级萃取槽（12）的引液盒包括第一引液盒（16）与第二引液盒（17），第一引液盒（16）连通本级澄清室（122）与本级混合室（121），第二引液盒（17）连通本级澄清室（122）与另一级萃取槽（12）的混合室（121）；前一个萃取箱（1）的最后一级萃取槽（12）的第二引液盒（17）通过过流管（45）连通下一个萃取箱（1）的最前一级萃取槽（12）的的混合室（121）。
3.按照权利要求2所述的萃取系统，其特征在于：本级萃取槽（12）的第一引液盒（16）与另一级萃取槽（12）的第二引液盒（17）通过同一根过液管（4）连通本级萃取槽（12）的混合室（121）；过液管（4）包括第一过液竖管（41）、第二过液竖管（42）、汇流管（43）及过液横管（44），第一过液竖管（41）与第二过液竖管（42）通过汇流管（43）连通过液横管（44），过液横管（44）连通本级萃取槽（12）的混合室（121），第一过液竖管（41）连通本级萃取槽（12）的第一引液盒（16），第二过液竖管（42）连通另一级萃取槽（12）的第二引液盒（17）；第一过液竖管（41）管顶设置有第一液位调节器（6），第二过液竖管（42）管顶设置有第二液位调节器（7）。
4.按照权利要求1所述的萃取系统，其特征在于：每级萃取槽（12）设置有连通混合室（121）的进液盒（14）与进油盒（15），本级萃取槽（12）的第一引液盒（16）连通本级的进液盒（14），本级萃取槽（12）的第二引液盒（17）连通另一级萃取槽（12）的进液盒（14）。
5.按照权利要求1所述的萃取系统，其特征在于：每级萃取槽（12）设置有过油盒（18），本级萃取槽（12）的过油盒（18）连通本级的进油盒（15）。
6.按照权利要求1所述的萃取系统，其特征在于：每级萃取槽（12）的澄清室（122）内还设置有若干格栅板（3），若干格栅板（3）设置在混合室（121）出口外侧；格栅板（3）的板面上设置若干竖长孔（31）作为通过孔，相邻两块格栅板（3）的通过孔位置交错布置。
7.按照权利要求1所述的萃取系统，其特征在于：萃取系统（100）设置有钠皂段（101）、镍皂段（102）、洗钠段（103）、萃取段（104）、洗涤段（105）、反萃段（106）、反铁段（107）、水洗段（108），每个工艺段分别设置若干级萃取槽（12）；每一个工艺段分别设置有溶液进口，钠皂段（101）、镍皂段（102）、萃取段（104）、反萃段（106）、反铁段（107）、水洗段（108）分别设置有溶液出口；钠皂段（101）的最后一级萃取槽（12）的混合室（121）连通设置有萃取剂进口（10），水洗段（108）的最后一级萃取槽（12）的澄清室（122）之后连通设置有萃取剂出口（20）。
8.按照权利要求7所述的萃取系统，其特征在于：在相邻两个工艺段之间和/或水洗段（108）之后设置有机澄清段（109），萃取剂出口（20）设置在水洗段（108）之后的有机澄清段（109）上。
9.一种金属元素的萃取工艺，其特征在于：采用权利要求1-8任一项所述的萃取系统进行萃取，主要包括如下处理步骤：
10.按照权利要求9所述的金属元素的萃取工艺，其特征在于：萃取剂从萃取剂进口（10）加入，从最后一级往最前一级流动经若干级处理后流至下一工艺段，依次经过所有工艺段处理后，从萃取剂出口（20）流出；每个工艺段所需的溶液从各工艺段的溶液进口加入；钠皂段（101）、镍皂段（102）、萃取段（104）、反萃段（106）、反铁段（107）、水洗段（108）的溶液从最前一级往最后一级流动经若干级处理后从该段的溶液出口流出；洗钠段（103）的溶液从最前一级往最后一级流动经若干级洗钠处理后，进入镍皂段（102）、从镍皂段（102）的第二溶液出口（1022）流出；洗涤段（105）的溶液从最前一级往最后一级流动经若干级洗涤处理后，进入萃取段（104）、从萃取段（104）的第四溶液出口（1042）流出；钠皂段（101）加入的是32%的液碱。
