CN107221724A - 一种从废旧锂电池中回收锂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其包括如下工艺步骤：将废旧锂电池正极粉料与硫化剂混合煅烧后进行固液分离出含锂水溶液。本发明采用硫化煅烧的方法回收得到的含锂水溶液，单次过滤得到的含锂水溶液中锂的浓度在15g/L以上，锂的总回收率高达97.43％以上，同时锂和镍钴锰的分离效果良好。本发明适用于废旧电池的综合回收，适合大规模生产，无环境污染，具有可观的经济效益。

Description

一种从废旧锂电池中回收锂的方法

技术领域

本发明涉及废旧电池回收领域，特别涉及一种从废旧锂电池中回收锂的方法。

背景技术

目前废旧锂电池的主要回收方法湿法回收，即采用机械方法得到正极粉料，然后用酸将正极粉料溶解，然后采用化学沉淀法、盐析法、离子交换法、溶剂萃取法、电化学法等回收其中的有价金属。但湿法过程有些工艺无法对其中的锂进行回收，直接导致锂的损失。现有技术中回收锂的工艺多采用氟盐沉淀或碳酸盐沉淀的方法，其中氟盐沉淀的回收率在60％左右，处理成本高，而碳酸盐沉淀的回收率只有50％左右，且面临诸多工艺问题。

随着锂电行业的飞速发展，废旧锂电池的产生量越来越大，而且随着锂价格的进一步攀升，如何在回收镍钴锰的同时经济高效的回收其中的金属锂，是一个亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中锂回收率低的不足，提供一种从废旧锂电池中回收锂的方法。

本发明所采取的技术方案是：一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其包括如下工艺步骤：将废旧锂电池正极粉料与硫化剂混合煅烧后进行固液分离出含锂水溶液。

具体地，该方法包括如下工艺步骤：

1)将废旧锂电池拆解得到的正极片或电池制造过程中产生的正极片边角料、废料进行热处理去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分，得到所述废旧锂电池正极粉料；

2)将废旧锂电池正极粉料与一定量硫化剂混合后在一定条件下进行硫化煅烧，使废旧锂电池正极粉料中的镍钴锰元素硫化，得到金属硫化物和锂化合物；

3)将煅烧后的物料加水搅拌，使锂化合物与水反应溶于水中，而金属硫化物则留在固体中，经固液分离分离后得到含锂水溶液和含金属硫化物的滤渣。

作为上述方案的进一步改进，所述硫化剂选自单质硫、硫化钠、硫氢化钠、硫化亚铁和黄铁矿中的至少一种。

作为上述方案的进一步改进，所述煅烧过程在温度为200～800℃的无氧条件下进行。

作为上述方案的进一步改进，所述废旧锂电池正极粉料选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中至少一种。

作为上述方案的进一步改进，所述硫化剂的添加量为废旧锂电池正极粉料中镍钴锰摩尔量之后的1～3倍。

本发明的有益效果是：本发明采用硫化煅烧的方法回收得到的含锂水溶液，单次过滤得到的含锂水溶液中锂的浓度在15g/L以上，锂的总回收率高达97.43％以上，同时锂和镍钴锰的分离效果良好。本发明适用于废旧电池的综合回收，适合大规模生产，无环境污染，具有可观的经济效益。

附图说明

附图1是本发明中废旧锂电池回收的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

实施例1

一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其包括如下工艺步骤：

1)将钴酸锂废旧电池正极片或边角料正极片进行热处理去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分工艺后得到废旧钴酸锂粉料，其中主要金属元素含量如下表1所示；

2)取废旧钴酸锂粉料100g，加入单质硫30g，混合均匀后置于500℃条件下进行无氧煅烧，得到金属硫化物和锂化合物；

3)将煅烧后的物料冷却，加入纯水400ml搅拌均匀，使锂化合物与水反应溶于水中，而金属硫化物则留在固体中，待充分洗涤后过滤得到含金属硫化物的滤渣和含锂水溶液，将滤渣洗涤后烘干，其工艺流程图如附图1所示，同时分别检测滤渣和水溶液中镍钴锰和锂的含量，结果如表1所示。

表1 实施例1金属元素含量及产物检测结果

元素	Ni	Co	Mn	Li	锂浸出率
						原料中含量	0.12％	56.31％	0.19％	6.53％	-----
无氧煅烧后料	0.11％	55.43％	0.21％	0.19％	-----
						水溶液(415ml)	0.001g/L	0.001g/L	0.001g/L	15.33g/L	97.43％

实施例2

一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其包括如下工艺步骤：

1)将镍钴锰酸锂废旧电池(111型)正极片或边角料正极片进行热处理去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分工艺后得到废旧镍钴锰酸锂粉料，其中主要金属元素含量如下表2所示；

2)取废旧镍钴锰酸锂粉料100g，加入硫化钠100g，混合均匀后置于300℃条件下进行无氧煅烧，得到金属硫化物和锂化合物；

3)将煅烧后的物料冷却，加入纯水300ml搅拌均匀，使锂化合物与水反应溶于水中，而金属硫化物则留在固体中，待充分洗涤后过滤得到含金属硫化物的滤渣和含锂水溶液，将滤渣洗涤后烘干，其工艺流程图如附图1所示，同时分别检测滤渣和水溶液中镍钴锰和锂的含量，结果如表2所示。

表2 实施例2金属元素含量及产物检测结果

元素	Ni	Co	Mn	Li	锂浸出率
						原料中含量	16.87％	13.81％	17.48％	5.34％	-----
无氧煅烧后料	15.73％	13.97％	16.86％	0.26％	-----
						水溶液(296ml)	0.001g/L	0.001g/L	0.001g/L	17.81g/L	98.72％

实施例3

一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其包括如下工艺步骤：

1)将镍钴锰酸锂废旧电池(高镍型)正极片或边角料正极片进行热处理去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分工艺后得到废旧镍钴锰酸锂粉料，其中主要金属元素含量如下表3所示；

2)取废旧镍钴锰酸锂粉料100g，加入黄铁矿粉末120g，混合均匀后置于700℃条件下进行无氧煅烧，得到金属硫化物和锂化合物；

3)将煅烧后的物料冷却，加入纯水250ml搅拌均匀，使锂化合物与水反应溶于水中，而金属硫化物则留在固体中，待充分洗涤后过滤得到含金属硫化物的滤渣和含锂水溶液，将滤渣洗涤后烘干，其工艺流程图如附图1所示，同时分别检测滤渣和水溶液中镍钴锰和锂的含量，结果如表3所示。

表3 实施例3金属元素含量及产物检测结果

元素	Ni	Co	Mn	Li	锂浸出率
						原料中含量	36.34％	6.72％	4.54％	5.73％	-----
无氧煅烧后料	35.78％	6.69％	5.17％	0.12％	-----
						水溶液(248ml)	0.001g/L	0.001g/L	0.001g/L	22.87g/L	98.98％

实施例4

一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其包括如下工艺步骤：

1)将钴酸锂/镍钴锰酸锂废旧电池(高镍型)正极片或边角料正极片进行热处理去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分工艺后得到废旧钴酸锂和镍钴锰酸锂混合粉料(1：1混合均匀)，其中主要金属元素含量如下表3所示；

2)取废旧钴酸锂和镍钴锰酸锂混合粉料100g，加入黄铁矿粉末60g，单质硫16g，混合均匀后置于800℃条件下进行无氧煅烧，得到金属硫化物和锂化合物；

3)将煅烧后的物料冷却，加入纯水250ml搅拌均匀，使锂化合物与水反应溶于水中，而金属硫化物则留在固体中，待充分洗涤后过滤得到含金属硫化物的滤渣和含锂水溶液，将滤渣洗涤后烘干，其工艺流程图如附图1所示，同时分别检测滤渣和水溶液中镍钴锰和锂的含量，结果如表4所示。

表4 实施例4金属元素含量及产物检测结果

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (6)

1.一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：将废旧锂电池正极粉料与硫化剂混合煅烧后进行固液分离出含锂水溶液。

2.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其特征在于：所述硫化剂选自单质硫、硫化钠、硫氢化钠、硫化亚铁和黄铁矿中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其特征在于：所述煅烧过程在温度为200～800℃的无氧条件下进行。

4.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其特征在于：所述废旧锂电池正极粉料选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂中至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其特征在于：所述硫化剂的添加量为废旧锂电池正极粉料中镍钴锰摩尔量之后的1～3倍。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种从废旧锂电池中回收锂的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

1)将废旧锂电池拆解得到的正极片或电池制造过程中产生的正极片边角料、废料进行热处理去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分，得到所述废旧锂电池正极粉料；

2)将废旧锂电池正极粉料与一定量硫化剂混合后在一定条件下进行硫化煅烧，使废旧锂电池正极粉料中的镍钴锰元素硫化，得到金属硫化物和锂化合物；

3)将煅烧后的物料加水搅拌，使锂化合物与水反应溶于水中，而金属硫化物则留在固体中，经固液分离分离后得到含锂水溶液和含金属硫化物的滤渣。