CN105290087A - 锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法及设备，涉及电子废物资源化处理技术领域，提供一种通过物理作用回收锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法以及进行该方法的设备。锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法包括如下步骤：A、将废旧锂离子电池进行放电处理；B、对放电后的废旧锂离子电池进行机械破碎，C、破碎料进入清洗罐内，D、破碎料与清洗液混合并搅拌得到混合液；E、通过清洗罐的排料口将混合液上层的塑料、薄膜等排出；F、抽滤装置抽取混合液，碳粉及钴酸锂悬浮液进入抽滤装置，固体混合物留于清洗罐内，抽滤装置分离碳粉及钴酸锂和清洗液；为了分离彻底将D至F步骤重复两次。
Description
技术领域
本发明涉及电子废物资源化处理技术领域，尤其涉及一种锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法及设备。
背景技术
锂离子电池以其能量密度高、工作电压大、无记忆效应和循环寿命长等优点，被广泛应用于被广泛用于日常生活中，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，它也是电动汽车首选的轻便高能动力电源。而这些锂离子电池在报废后，常常会给环境和人体健康带来一定的危害。与此同时，废旧锂离子电池中含有的锂(Li)和钴Co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，都应该对废旧锂离子电池进行资源化回收。
经测定，废旧锂离子电池中钻、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。废锂离子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，钴的来源主要靠镍、铜、锌冶炼系统的回收以及在生产和使用产生的大量含钴废料进行提炼。
废旧锂离子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。火法要将锂离子电池进行焙烧，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离子电池还处于研究阶段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种通过物理作用回收锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法。
为解决上述问题采用的技术方案是：锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法包括如下步骤：
A、将废旧锂离子电池进行放电处理；
B、对放电后的废旧锂离子电池进行机械破碎，
C、破碎料进入第一清洗罐内，
D、破碎料与清洗液混合并搅拌得到混合液；
E、通过第一清洗罐的排料口将混合液上层的塑料、薄膜等排出；
F、第一抽滤装置抽取混合液，碳粉及钴酸锂悬浮液进入第一抽滤装置，固体混合物留于第一清洗罐内，第一抽滤装置分离碳粉及钴酸锂和清洗液；
G、将固体混合物通过输送装置送入第二清洗罐内，在第二清洗罐和第二抽滤装置内重复步骤D至F，再次分离塑料及薄膜、碳粉及钴酸锂、固体混合物和清洗液；
H、将固体混合物送入第三清洗罐内，在第三清洗罐和第三抽装置内重复步骤D至F，进一步分离塑料及薄膜、碳粉及钴酸锂、固体混合物和清洗液。
进一步的是：清洗液为水。
进一步的是：步骤B中，采用的破碎设备为湿式剪切破碎机，湿式破碎用水来自第一抽滤装置、第二抽滤装置和第三抽滤装置分离得到的清洗液。
进一步的是：步骤A中，将废旧锂离子电池进行放电处理的具体方法为将废旧锂离子电池在盐水中浸泡。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种用于进行上述分离方法的分离设备。
锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离设备包括三个清洗灌、三个抽滤装置和两个输送装置；清洗灌内设置有滤网；一个清洗灌与一个抽滤装置通过管路连接，管路与清洗灌的连接处位于滤网下方；三个清洗灌分别为第一清洗罐、第二清洗罐和第三清洗罐，一个输送装置由第一清洗罐下方延伸至第二清洗罐上方，另一个输送装置由第二清洗罐下方延伸至第三清洗罐上方。
本发明的有益效果是：能够有效回收废旧锂离子电池正极材料中的钴酸锂，本发明采用纯物理式的分离方法，避免了化学分离方法对环境的污染，钴酸锂的回收率超过90％。
附图说明：
图1是锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法的流程图；
图2是锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离设备的结构示意图；
图中标记为：清洗灌1、第一清洗罐1-1、第二清洗罐1-2、第三清洗罐1-3、输送装置2、第一抽滤装置3-1、第二抽滤装置3-2、第三抽滤装置3-3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法包括如下步骤：
A、将废旧锂离子电池进行放电处理；
B、对放电后的废旧锂离子电池进行机械破碎，
C、破碎料进入第一清洗罐1-1内，
D、破碎料与清洗液混合并搅拌得到混合液；清洗液可以为水。
E、通过第一清洗罐1-1的排料口将混合液上层的塑料、薄膜等排出；
F、第一抽滤装置3-1抽取混合液，碳粉及钴酸锂悬浮液进入第一抽滤装置3-1，固体混合物留于第一清洗罐1-1内，第一抽滤装置3-1分离碳粉及钴酸锂和清洗液；
G、将固体混合物通过输送装置2送入第二清洗罐1-2内，在第二清洗罐1-2和第二抽滤装置3-2内重复步骤D至F，再次分离塑料及薄膜、碳粉及钴酸锂、固体混合物和清洗液；
H、将固体混合物送入第三清洗罐1-3内，在第三清洗罐1-3和第三抽装置3-3内重复步骤D至F，进一步分离塑料及薄膜、碳粉及钴酸锂、固体混合物和清洗液。
上述步骤中固体混合物主要包括铜和铝。步骤B中，采用的破碎设备推荐为湿式剪切破碎机。为了节约水资源湿式破碎用水来自第一抽滤装置1-1、第二抽滤装置1-2和第三抽滤装置1-3分离得到的清洗液。
步骤A中，将废旧锂离子电池进行放电处理的具体方法可以是将废旧锂离子电池在盐水中浸泡。将废旧锂离子电池进行放电处理的作用是避免防止电池中残留电量对破碎的影响。
机械破碎后，钴酸锂及碳粉的脱落，电池初步分解为钴酸锂及碳粉、铜和铝以及塑料和薄膜。第一清洗罐1-1内，钴酸锂及碳粉进一步从铜和铝以及塑料和薄膜上脱落。钴酸锂及碳粉与清洗液形成悬浮液，塑料和薄膜浮在悬浮液上方，铜和铝下沉。通过抽滤装置3抽走悬浮液即可使悬浮液与塑料和薄膜以及铜和铝分离。先行将塑料和薄膜排出的好处是避免细小的塑料和薄膜进入抽滤装置3及管路造成堵塞。步骤D至F进行多次是为了分离更彻底，更多的回收钴酸锂
为了进行上述方法，需要相应的分离设备。锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离设备包括三个清洗灌1、三个抽滤装置3和两个输送装置2；清洗灌1内设置有滤网；一个清洗灌1与一个抽滤装置3通过管路连接，管路与清洗灌1的连接处位于滤网下方；三个清洗灌1分别为第一清洗罐1-1、第二清洗罐1-2和第三清洗罐1-3，一个输送装置2由第一清洗罐1-1下方延伸至第二清洗罐1-2上方，另一个输送装置2由第二清洗罐1-2下方延伸至第三清洗罐1-3上方。
清洗灌1内设置有滤网，管路与清洗灌1的连接处位于滤网下方的作用是避免抽滤装置3吸入塑料和薄膜以及铜和铝。
Claims (5)
1.锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、将废旧锂离子电池进行放电处理；
B、对放电后的废旧锂离子电池进行机械破碎，
C、破碎料进入第一清洗罐(1-1)内，
D、破碎料与清洗液混合并搅拌得到混合液；
E、通过第一清洗罐(1-1)的排料口将混合液上层的塑料、薄膜等排出；
F、第一抽滤装置(3-1)抽取混合液，碳粉及钴酸锂悬浮液进入第一抽滤装置(3-1)，固体混合物留于第一清洗罐(1-1)内，第一抽滤装置(3-1)分离碳粉及钴酸锂和清洗液；
G、将固体混合物通过输送装置(2)送入第二清洗罐(1-2)内，在第二清洗罐(1-2)和第二抽滤装置(3-2)内重复步骤D至F，再次分离塑料及薄膜、碳粉及钴酸锂、固体混合物和清洗液；
H、将固体混合物送入第三清洗罐(1-3)内，在第三清洗罐(1-3)和第三抽装置(3-3)内重复步骤D至F，进一步分离塑料及薄膜、碳粉及钴酸锂、固体混合物和清洗液。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法，其特征在于：清洗液为水。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法，其特征在于：步骤B中，采用的破碎设备为湿式剪切破碎机，湿式破碎用水来自第一抽滤装置(1-1)、第二抽滤装置(1-2)和第三抽滤装置(1-3)分离得到的清洗液。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离方法，其特征在于：步骤A中，将废旧锂离子电池进行放电处理的具体方法为将废旧锂离子电池在盐水中浸泡。
5.锂离子电池中钴酸锂、金属和塑料的分离设备，其特征在于：包括三个清洗灌(1)、三个抽滤装置(3)和两个输送装置(2)；清洗灌(1)内设置有滤网；一个清洗灌(1)与一个抽滤装置(3)通过管路连接，管路与清洗灌(1)的连接处位于滤网下方；三个清洗灌(1)分别为第一清洗罐(1-1)、第二清洗罐(1-2)和第三清洗罐(1-3)，一个输送装置(2)由第一清洗罐(1-1)下方延伸至第二清洗罐(1-2)上方，另一个输送装置(2)由第二清洗罐(1-2)下方延伸至第三清洗罐(1-3)上方。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160203 |