CN102329961A - 一种从废旧锂电池回收单质态金属的方法 - Google Patents

一种从废旧锂电池回收单质态金属的方法 Download PDF

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毛文雄
殷国民
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Abstract

本发明公开了一种从废旧锂电池回收单质态金属的方法，包括废旧锂电池经筛选后切割成碎料、回收其中的电解液、分离出塑料材料，将分离出塑料材料的碎料进行物理处理后得到单质态金属的步骤。本发明利用单质态金属集流体与活性物质热膨胀系数的差异，将电极加热到300℃～650℃，使活性物质与集流体有效分离。本发明避免了常规湿法流程回收所带来的能耗和二次污染。

Description

一种从废旧锂电池回收单质态金属的方法
技术领域
本发明属于环保与资源领域，涉及一种从废旧锂电池中回收单质态金属的方。
背景技术
近年来，废旧锂离子电池的回收中，对于金属回收的方法，也有一些研究和报导，主要有几下几种：                                                
Figure 916574DEST_PATH_IMAGE001
基于湿法冶金的酸溶解，使用硝酸、硫酸或盐酸。
Figure 394959DEST_PATH_IMAGE002
对金属外壳进行机械剥离，但都是手工的方法，不便于工业化生产。
Figure 772851DEST_PATH_IMAGE003
根据集流体、活性物质、粘结剂的物理、化学性质差异，使用高温焙烧法、物理擦洗法和稀酸浸出和搅拌擦洗法分离集流体和活性物质。
Figure 311280DEST_PATH_IMAGE004
将电池芯缠绕体放入有机溶剂中，使电池芯的极性材料和集流体分离。上述方法中的化学法，是用常规酸溶方法，金属由单质变成离子，再从离子状态通过冶金手段转变为单质。这样增加了能耗和污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能耗和污染最低的从废旧锂电池中回收单质态金属的方法。
为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案实现是：一种从废旧锂电池回收单质态金属的方法，废旧锂电池经筛选后，切割成碎料、回收其中的电解液、塑料材料分离，将分离出塑料材料的碎料进行物理处理后得到单质态金属的步骤。所述的物理处理包括如下步骤：
Figure 712305DEST_PATH_IMAGE001
将分离出塑料材料的碎料在炉中加热到300℃～650℃，保温0.5～2小时后出炉冷却至常温；
Figure 994382DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 492360DEST_PATH_IMAGE001
所得的热处理后的碎料放入滚筒中滚动0.5～2小时后进行筛分处理，所述筛上的碎料是金属态的铝、铜、镍、铁，所述筛下的粉未是电极上的活性物质；
Figure 936110DEST_PATH_IMAGE003
将步骤
Figure 90011DEST_PATH_IMAGE002
筛上的碎料利用磁选方法分离出镍和铁，再用风选的方法分离出铝，剩余即为铜物质；
Figure 907270DEST_PATH_IMAGE004
将步骤
Figure 259754DEST_PATH_IMAGE002
筛下的活性物质送湿法流程回收有价金属。
进一步：在上述从废旧锂电池回收单质态金属的方法中，所述切割废旧锂电池成碎料的步骤中，其碎料的最长径小于或等于5毫米。
与现有技术相比，上述从废旧锂电池中回收单质态金属的方法，使用物理的方法回收废旧锂电池中的单质态金属。单质态金属和其它物质能否有效分离，是使用物理方法能否成功的关健。本发明利用单质态金属集流体与活性物质热膨胀系数的差异，将电极加热到300℃～650℃，使活性物质与集流体有效分离。本发明避免了常规湿法流程回收所带来的能耗和二次污染。本发明的整个回收处理方法简单、环保、工业化批量处理可行性高，而且镍和铁物质的分离率高达98%以上；用风选方法分离出金属铝的分离率高达95%以上。
具体实施方式：
本发明的主旨是利用单质态金属集流体与活性物质热膨胀系数的差异，将电极加热到300℃～650℃，使活性物质与集流体有效分离。本发明避免了常规湿法流程回收所带来的能耗和二次污染。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施方式中所提及的内容及相关方法条件的选择并非对本发明的限定，只是因地制宜而对结果并无实质性影响。
实施例1：
Figure 874406DEST_PATH_IMAGE001
废旧电池经分选后，分选出的锂电池切割成5毫米以下的碎料。
Figure 63073DEST_PATH_IMAGE002
将上述碎料放入离心机中甩脱旧电解液，在离心机中喷入清水清洗。
Figure 686952DEST_PATH_IMAGE003
清洗完毕，从离心机中取出，放入水中，搅拌，塑料飘浮在水面上，捞出，分离出塑料。
Figure 893943DEST_PATH_IMAGE004
剩余物经离心脱水后，放入马弗炉中加热到300℃，保温1小时。
Figure 945075DEST_PATH_IMAGE005
出炉，冷却到室温。放入滚筒中滚动1小时。
Figure 810919DEST_PATH_IMAGE006
筛分。单质金属与电极活性物质的分离率达到98%。将筛上物用郑州山川重工有限公司产CTB44型磁选机进行磁选分离。分离出可被磁化的镍和铁。分离出镍和铁后的剩余物，用自制风选机分离出铝。自制风选机是用螺旋喂料机将筛上物送入风机出风口，轻质物料被吹出的距离远，重质物料被吹出距离近。铝属于轻质材料，被吹出的距离较铜远。这样将铝分离出来。剩余物即为铜。
对筛上物、磁选选出的镍和铁、风选分离出的铝、剩余物铜分别称重。同时取样，酸溶，用原子吸收光谱测定其成分含量，计算出各金属在各类物料中的数量。测得，金属镍和铁的分离率为98%，铝的分离率为95%。
实施例2：
Figure 299986DEST_PATH_IMAGE001
废旧电池经分选后，分选出的锂电池切割成5毫米以下的碎料。
Figure 522020DEST_PATH_IMAGE002
将上述碎料放入离心机中甩脱旧电解液，在离心机中喷入清水清洗。清洗完毕，从离心机中取出，放入水中，搅拌，塑料飘浮在水面上，捞出，分离出塑料。
Figure 572333DEST_PATH_IMAGE004
剩余物经离心脱水后，放入马弗炉中加热到600℃，保温0.5小时。
Figure 691598DEST_PATH_IMAGE005
出炉，冷却到室温。放入滚筒中滚动0.5小时。筛分。单质金属与电极活性物质的分离率达到99%。
Figure 984356DEST_PATH_IMAGE007
将筛上物用郑州山川重工有限公司产CTB44型磁选机进行磁选分离。分离出可被磁化的镍和铁。分离出镍和铁后的剩余物，用自制风选机分离出铝。自制风选机是用螺旋喂料机将筛上物送入风机出风口，轻质物料被吹出的距离远，重质物料被吹出距离近。铝属于轻质材料，被吹出的距离较铜远。这样将铝分离出来。剩余物即为铜。
对筛上物、磁选选出的镍和铁、风选分离出的铝、剩余物铜分别称重。同时取样，酸溶，用原子吸收光谱测定其成分含量，计算出各金属在各类物料中的数量。测得，金属镍和铁的分离率为98%，铝的分离率为95%。
 实施例3：
Figure 488150DEST_PATH_IMAGE001
废旧电池经分选后，分选出的锂电池切割成5毫米以下的碎料。
Figure 458993DEST_PATH_IMAGE002
将上述碎料，放入离心机中甩脱旧电解液，在离心机中喷入清水清洗。
Figure 85146DEST_PATH_IMAGE003
清洗完毕，从离心机中取出，放入水中，搅拌，塑料飘浮在水面上，捞出，分离出塑料。
Figure 144369DEST_PATH_IMAGE004
剩余物经离心脱水后，放入马弗炉中加热到400℃，保温2小时。出炉，冷却到室温。放入滚筒中滚动2小时。筛分。单质金属与电极活性物质的分离率达到99%。将筛上物用郑州山川重工有限公司产CTB44型磁选机进行磁选分离。分离出可被磁化的镍和铁。分离出镍和铁后的剩余物，用自制风选机分离出铝。自制风选机是用螺旋喂料机将筛上物送入风机出风口，轻质物料被吹出的距离远，重质物料被吹出距离近。铝属于轻质材料，被吹出的距离较铜远。这样将铝分离出来。剩余物即为铜。
对筛上物、磁选选出的镍和铁、风选分离出的铝、剩余物铜分别称重。同时取样，酸溶，用原子吸收光谱测定其成分含量，计算出各金属在各类物料中的数量。测得，金属镍和铁的分离率为97%，铝的分离率为96%。
实施例4：
Figure 889285DEST_PATH_IMAGE001
废旧电池经分选后，切割成5毫米以下的碎料。将上述碎料，放入离心机中甩脱旧电解液，在离心机中喷入清水清洗。
Figure 683246DEST_PATH_IMAGE003
清洗完毕，从离心机中取出，放入水中，搅拌，塑料飘浮在水面上，捞出，分离出塑料。
Figure 588885DEST_PATH_IMAGE004
剩余物经离心脱水后，放入马弗炉中加热到650℃，保温1小时。
Figure 685017DEST_PATH_IMAGE005
出炉，冷却到室温。放入滚筒中滚动2小时。
Figure 325515DEST_PATH_IMAGE006
筛分。单质金属与电极活性物质的分离率达到99%。
Figure 393965DEST_PATH_IMAGE007
将筛上物用郑州山川重工有限公司产CTB44型磁选机进行磁选分离。分离出可被磁化的镍和铁。分离出镍和铁后的剩余物，用自制风选机分离出铝。自制风选机是用螺旋喂料机将筛上物送入风机出风口，轻质物料被吹出的距离远，重质物料被吹出距离近。铝属于轻质材料，被吹出的距离较铜远。这样将铝分离出来。剩余物即为铜。
对筛上物、磁选选出的镍和铁、风选分离出的铝、剩余物铜分别称重。同时取样，酸溶，用原子吸收光谱测定其成分含量，计算出各金属在各类物料中的数量。测得，金属镍和铁的分离率为98%，铝的分离率为95%。
实施例5：
Figure 470506DEST_PATH_IMAGE001
废旧电池经分选后，分选出的锂电池切割成5毫米以下的碎料。
Figure 788354DEST_PATH_IMAGE002
将上述碎料，放入离心机中甩脱旧电解液，在离心机中喷入清水清洗。
Figure 241333DEST_PATH_IMAGE003
清洗完毕，从离心机中取出，放入水中，搅拌，塑料飘浮在水面上，捞出，分离出塑料。
Figure 164289DEST_PATH_IMAGE004
剩余物经离心脱水后，放入马弗炉中加热到500℃，保温2小时。
Figure 411731DEST_PATH_IMAGE005
出炉，冷却到室温。放入滚筒中滚动0.5小时。筛分。单质金属与电极活性物质的分离率达到98%。
Figure 207966DEST_PATH_IMAGE007
将筛上物用郑州山川重工有限公司产CTB44型磁选机进行磁选分离。分离出可被磁化的镍和铁。分离出镍和铁后的剩余物，用自制风选机分离出铝。自制风选机是用螺旋喂料机将筛上物送入风机出风口，轻质物料被吹出的距离远，重质物料被吹出距离近。铝属于轻质材料，被吹出的距离较铜远。这样将铝分离出来。剩余物即为铜。
对筛上物、磁选选出的镍和铁、风选分离出的铝、剩余物铜分别称重。同时取样，酸溶，用原子吸收光谱测定其成分含量，计算出各金属在各类物料中的数量。测得，金属镍和铁的分离率为97%，铝的分离率为96%。

Claims (3)

1.一种从废旧锂电池回收单质态金属的方法，包括废旧锂电池的筛选、切割废旧锂电池成碎料、回收废旧锂电池中的电解液、塑料材料分离的步骤，其特征在于：它还包括将分离出塑料材料的碎料进行物理处理后得到单质态金属的步骤。
2.根据权利要求1所述的从废旧锂电池回收单质态金属的方法，其特征在于：所述的物理处理包括如下步骤：
Figure 915226DEST_PATH_IMAGE001
将分离出塑料材料的碎料在炉中加热到300℃～650℃，保温0.5～2小时后出炉冷却至常温；
Figure 521788DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 718414DEST_PATH_IMAGE001
所得的热处理后的碎料放入滚筒中滚动0.5～2小时后进行筛分处理，所述筛上的碎料是金属态的铝、铜、镍、铁，所述筛下的粉未是电极上的活性物质；
Figure 207165DEST_PATH_IMAGE003
将步骤
Figure 147439DEST_PATH_IMAGE002
筛上的碎料利用磁选方法分离出镍和铁，再用风选的方法分离出铝，剩余即为铜物质；
Figure 608507DEST_PATH_IMAGE004
将步骤
Figure 707526DEST_PATH_IMAGE002
筛下的活性物质送湿法流程回收有价金属。
3.根据权利要求1或2所述的从废旧锂电池回收单质态金属的方法，其特征在于：所述切割废旧锂电池成碎料的步骤中，其碎料的最长径小于或等于5毫米。
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