CN104409792A - 废旧锂电池资源化回收方法及产物的应用 - Google Patents

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王炼
江先洪
张国强
郅慧
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Abstract

本发明属于电子废物资源化处理领域，具体涉及一种废旧锂电池资源化回收方法及产物的应用。本发明所要解决的技术问题是提供一种对环境友好的废旧锂电池资源化回收方法。本发明所采用的技术方案为将放电后的废旧锂电池破碎；将破碎后的废旧锂电池与水混合，搅拌，使钴酸锂、碳粉脱落，金属渣下沉，塑料上浮，分离得悬浮液、金属渣和塑料；将悬浮液过滤得钴酸锂、碳粉的混合物；水洗金属渣、塑料至无钴酸锂、碳粉产出即可，分离得洗液，过滤洗液得钴酸锂、碳粉的混合物。本发明技术方案简单，无需高温或强酸环境，对环境友好，而且钴酸锂和碳粉的回收率达90％。

Description

废旧锂电池资源化回收方法及产物的应用
技术领域
本发明属于电子废物资源化处理领域，具体涉及一种废旧锂电池资源化回收方法及产物的应用。
背景技术
锂电池因其能量密度高、工作电压大、无记忆效应和循环寿命长等优点，被广泛应用于日常生活中，例如摄像机、移动电话、笔记本电脑及便携式测量仪器等各种电子产品中，也是电动汽车首选的轻便高能动力电源。但锂电池报废后，常常会给环境和人体健康带来一定的危害。与此同时，废旧锂电池中含有的锂和钴是价值很高的战略性资源，因此无论从环保还是经济角度考虑，都应该对废旧锂电池进行资源化回收。
经测定，废旧锂电池中钴、锂、铜、铝、锰、镍等的含量分别为10％、1.5％、12％、31％、3％、1％。我国的锂资源虽然比较丰富，但开采能力不完善，提锂成本不具备竞争力。废旧锂电池的资源化不仅具有环境意义，对产业发展更具有长远的战略价值。我国的钴资源比较缺乏，钴的来源主要为镍、铜、锌冶炼系统的回收以及生产和使用中产生的大量含钴废料进行提炼。
废旧锂电池的资源化处理过程主要包括火法、湿法和生物法三大类。其中湿法通常用氢氧化钠、硫酸、硝酸、双氧水等化学试剂将锂电池正极中的锂、钴等金属离子浸出，然后通过沉淀、萃取、盐析等后续精制方法来净化、分离、提纯，锂、钴等金属元素。此方法主要采用强酸，易造成二次污染。火法要将锂电池进行焙烧，然后在筛分，如此不仅制造了大量废气且容易破坏活性物质的物理结构。而生物方法回收处理锂电池还处于研究阶段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对环境友好的废旧锂电池资源化回收方法。本发明所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤一：将放电后的废旧锂电池破碎；
步骤二：将破碎后的废旧锂电池与水混合，搅拌，使钴酸锂、碳粉脱落，金属渣下沉，塑料上浮，分离得悬浮液、金属渣和塑料；将悬浮液过滤得钴酸锂、碳粉的混合物；
步骤三：水洗金属渣、塑料至无钴酸锂、碳粉产出即可，分离得洗液，过滤洗液得钴酸锂、碳粉的混合物。
上述技术方案中，所述的放电采用现有放电方法即可，例如可采用质量分数4％～6％的NaCl溶液浸泡12h以上进行放电。
上述技术方案中，为提高钴酸锂的回收效率，在步骤三前可先碱洗金属渣、塑料，达到溶铝使钴酸锂、碳粉进一步脱落的目的，过滤得到含钴酸锂、碳粉的碱洗液，将该碱洗液过滤得钴酸锂、碳粉的混合物。
所述碱液为能与金属铝反应的碱性物质水溶液。碱性物质具体可采用氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
具体的，碱洗时间1.5h～2h即可使钴酸锂、碳粉脱落。
具体的，为降低破碎时产生火花引发安全事故的可能性，所述的破碎可采用湿式破碎。
上述技术方案中，为提高回收效率，所述破碎宜控制为破碎至粒径≤12mm。破碎后粒径过小易与钴酸锂、碳粉混合，增加分离金属渣、塑料的负担，优选破碎为破碎至粒径为5mm～12mm。
上述技术方案中，为节约成本，分离回收钴酸锂、碳粉后的悬浮液、洗液可循环使用；若进行碱洗，碱洗液也可循环使用。
经上述技术方案分离得到的钴酸锂、碳粉的混合物既可直接对外销售，也可用于进一步分离回收钴酸锂。
上述技术方案中，水洗时可将金属渣、塑料同时水洗或将金属渣、塑料分别水洗，若进行碱洗，碱洗方式与水洗方式相同，可利用塑料与金属渣浮力的不同，回收上浮塑料和下沉的金属渣。
上述技术方案中，所得金属渣还可分离回收其中的铜、铝、铁、锰、镍。
本发明的有益效果如下：
1、本发明技术方案简单，无需高温或强酸环境，利用钴酸锂、碳粉极难溶于水的性质，通过破碎后水洗实现钴酸锂、金属渣、塑料的分离，即可分离回收钴酸锂和碳粉，钴酸锂和碳粉的回收率达90％。
2、本发明技术方案在水洗后加入碱洗溶铝，使钴酸锂、碳粉进一步脱落，可提高钴酸锂的回收率5％。
3、本发明三废排放量极少，与现有的火法、湿法相比，对环境更友好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但应理解的是，不将本发明的保护范围限制于该实施例中。
实施例1
废旧锂电池资源化回收方法：
步骤一：将废旧锂电池放入质量分数为4％～6％的NaCl溶液中浸泡，放电12个小时以避免破碎时短路产生火花引发安全事故；
步骤二：将放电后的废旧锂电池进行湿式破碎，破碎至粒度≤12mm；
步骤三：将破碎后的废旧锂电池送入破碎罐内，与水混合，搅拌得混合物，将混合物中的悬浮液抽出过滤得钴酸锂、碳粉的混合物和澄清液体，所得澄清液体返回罐内循环利用，该步骤钴酸锂、碳粉的回收率约50％；
步骤四：将抽出悬浮液后的混合物通过螺旋输送机输送至下一个罐体，加入4％～5％的氢氧化钠溶液进行溶铝1.5h～2h后分离得碱洗液和固体渣，过滤碱洗液得钴酸锂、碳粉的混合物和澄清液体，澄清液体返回罐内循环利用；经碱洗后钴酸锂、碳粉的回收率约70％；
步骤五：将固体渣通过螺旋输送机输送至下一个罐体，进行水洗，直到没有钴酸锂、碳粉产出为止，分离回收上浮的塑料和下沉的金属渣；经该步骤后钴酸锂、碳粉的回收率约95％；金属渣的回收率为95％。
实施例2
废旧锂电池资源化回收方法：
步骤一：将废旧锂电池放入质量分数为4％～6％的NaCl溶液中浸泡，放电12个小时以避免破碎时短路产生火花引发安全事故；
步骤二：将放电后的废旧锂电池进行湿式破碎，破碎至粒度≤12mm；
步骤三：将破碎后的废旧锂电池送入破碎罐内，与水混合，搅拌得混合物，将混合物中的悬浮液抽出过滤得钴酸锂、碳粉的混合物和澄清液体，所得澄清液体返回罐内循环利用，该步骤钴酸锂、碳粉的回收率约50％；
步骤四：将抽出悬浮液后的混合物通过螺旋输送机输送至下一个罐体，进行水洗，直到没有钴酸锂、碳粉产出为止，分离回收上浮的塑料和下沉的金属渣；该步骤钴酸锂、碳粉的回收率约90％；金属渣的回收率约95％。
上述实施例所得金属渣可用于进一步分离回收其中的铜、铝、铁、锰、镍，塑料可用于回收再利用。由上述实施例可以发现，本发明方法可有效的分离回收钴酸锂、碳粉和金属渣，而且方法简单，对环境更友好。

Claims (10)

1.废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将放电后的废旧锂电池破碎；
步骤二：将破碎后的废旧锂电池与水混合，搅拌，使钴酸锂、碳粉脱落，金属渣下沉，塑料上浮，分离得悬浮液、金属渣和塑料；将悬浮液过滤得钴酸锂、碳粉的混合物；
步骤三：水洗金属渣、塑料至无钴酸锂、碳粉产出即可，分离得洗液，过滤洗液得钴酸锂、碳粉的混合物。
2.根据权利要求1所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：在步骤三前先碱洗金属渣、塑料，达到溶铝使钴酸锂、碳粉进一步脱落的目的，过滤得到含钴酸锂、碳粉的碱洗液，将碱洗液过滤得钴酸锂、碳粉的混合物。
3.根据权利要求2所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：碱洗时间为1.5h～2h。
4.根据权利要求2所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：所述碱液为能与金属铝反应的碱性物质水溶液。
5.根据权利要求4所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：步骤一所述放电为采用质量分数4％～6％的NaCl溶液浸泡12h以上。
7.根据权利要求1所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：步骤一所述破碎为湿式破碎。
8.根据权利要求1所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：步骤一所述破碎为破碎至粒径≤12mm；优选的，所述破碎为破碎至粒径为5mm～12mm。
9.根据权利要求1～8任一项所述的废旧锂电池资源化回收方法，其特征在于：回收钴酸锂、碳粉后的悬浮液、洗液循环使用；若进行碱洗，碱洗液循环使用。
10.权利要求1～9任一项所述的废旧锂电池资源化回收方法所得金属渣分离回收铜、铝、铁、锰、镍的应用。
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