CN107394302A - 一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法 - Google Patents

一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，根据废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料各物质组分比重和振实密度的差异，采用机械破碎、重液分离的方法，有效分离出铜屑、铝屑，采用两次粗选一次精选二次扫选的浮选方法，分离出石墨和镍钴锰酸锂正极粉料，从而最终达到有价物质的有效分离。本发明各物质回收率好、分离纯度高，铜屑、铝屑回收率均可达99%以上（纯度98.5%），石墨综合回收率96.8%（纯度99.5%)，正极粉料回收率可达98.5%（纯度98%)，同时由于对正极粉料进行了必要的研磨，粒度减小，对后续酸、碱浸出工艺带来便利。

Description

一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法
技术领域
本发明涉及废旧锂电池回收领域，具体是一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法。
背景技术
锂离子电池具有低成本、高性能、小体积、大功率、高安全、宽温度、绿环境的优点，被广泛应用于电子产品、交通工具、航空航天、国防军事、机电系统、电厂储能等各个方面。近年来，锂离子电池中正负极活性材料、功能电解液的研究和开发在国际、国内都相当活跃，并取得很大进展。镍钴锰酸锂电池正极材料充分综合了LiNiO2高比容量、LiCoO2高安全性和LiMnO2良好的循环性能，其性能优于任一单组分的化合物，而且可以对Ni、Co、Mn的比例进行调节，从而满足不同的需要，因此镍钴锰酸锂电池也成为目前锂离子电池最有潜力的正极材料之一。
镍钴锰酸锂电池不仅含有铜、铝箔等金属材料，也同时含有锂、镍、钴、锰等多种有价金属，伴随着镍钴锰酸锂电池的大量使用，其报废后有价物质的回收将成为重要的技术问题。对废旧镍钴锰酸锂电池各组分进行有效分离，其分离效果和各物质纯度将直接影响后续处理工艺和流程，无论是从经济效益还是环境效益上考虑，对废旧镍钴锰酸锂电池综合处理都是十分有意义的。
目前废旧锂电池的前期处理主要有两种方式：一、不经过焙烧，直接破碎分离处理；二、先对物料进行焙烧，然后对焙烧料破碎后进行各组分分离，最后对分离出的材料分类处理。公开号为CN104157926A的发明专利公开了一种锂电池的回收工艺，包括废旧锂电池放电后直接冲击破碎，利用不同粒度的筛进行筛分，其中粒度大于0.250mm为塑料外壳、隔离膜、铜箔、铝箔等物质，粒度为0.075～0.125mm为钴酸锂粉末，粒度小于0.075mm和0.125～0.250mm为碳素材料。公开号为CN104409792A的发明专利公开了废旧锂电池资源化回收及产物的应用，包括废旧锂电池放电破碎，加水混合，搅拌，塑料上浮，金属渣下沉，钴酸锂、碳粉悬浮，再进行分离。以上两项发明专利都是不经过焙烧直接破碎从而进行分离处理，而在实际操作中，由于废旧电池中电解液、导电剂、有机粘结剂、改性剂等物质的存在，不经过焙烧直接破碎分离时，往往分离效果较差，分离纯度也不高，为后续处理带来困难。虽然废旧镍钴锰酸锂电池所含正极材料较为复杂，但相比磷酸铁锂电池，Ni、Co、Mn回收价值大得多。考虑电解液、粘结剂等不利因素的影响，只要控制好烟道废气处理，采用先焙烧的方式，将极大地便利于后续处理工序。基于上述分析，本发明以废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料为对象，通过机械破碎、重液分离、湿式球磨、泡沫浮选等方法，从而分离出镍钴锰酸锂正极粉料、负极石墨、铜屑、铝屑等有价物质。确定了一种短流程、操作简单、分离效果优、绿色环保的废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）机械破碎：将废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料进行机械破碎，破碎出料粒度0.5～1mm；
（2）重液分离：对步骤（1）所得破碎粉料，按固液比1:2～4加水，极细石墨漂浮水面从而分离，对浆液加入重液，调节溶剂比重到2～2.5，分离出漂浮于液面的混合粉料，调节溶剂比重到2.8～4，分离出漂浮于液面的铝屑以及沉底的铜屑；
（3）湿式球磨：将步骤（2）所得混合粉料，加入锥形球磨机中进行研磨，入磨粒度≤1mm，磨料浓度10～30%，控制出磨粒度≤0.150mm；
（4）泡沫浮选：将步骤（3）所得混合球磨料浆，加入调整剂用量3000～5000g/t，捕收剂用量100～500g/t，起泡剂用量500～800g/t，进行两次粗选一次精选二次扫选的浮选工艺，分离出镍钴锰酸锂正极粉料和石墨。
进一步方案，所述步骤（2）中重液为三溴甲烷、二碘甲烷、四溴乙烷、克列里奇液和杜列液中的一种或多种混合。
进一步方案，所述步骤（3）中球磨机所用研磨球材质为201不锈钢、304不锈钢、硬质合金、氧化锆或刚玉。
进一步方案，所述步骤（4）中调整剂为淀粉、糊精、丹宁、水玻璃、明矾的一种或多种混合。
进一步方案，所述步骤（4）中捕收剂为煤油、黄药、苯乙烯膦酸、脂肪伯胺中的一种或多种混合。
进一步方案，所述步骤（4）中起泡剂为2#浮选油、重吡啶、樟脑油中的一种或多种混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
（1）本发明以废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料为对象，对其有价物质进行逐级分离，各物质回收率好、分离纯度高，铜屑、铝屑回收率均可达99%以上（纯度98.5%），石墨综合回收率96.8%（纯度99.5%)，正极粉料回收率可达98.5%（纯度98%)，同时由于对正极粉料进行了必要的研磨，粒度减小，对后续酸、碱浸出工艺带来便利；
（2）本发明是一条流程短、效率高、分离优、无污染、操作简单、绿色环保的新工艺路线，具有极强的社会价值和可观的经济效益，可以推广并广泛应用于各类废旧锂电池的回收和废弃锂电池正极粉料的预处理。
附图说明
图1为本发明一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的目的、优点，技术方案、工艺路线，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
取10块废旧镍钴锰酸锂电池（型号18650）电芯焙烧料进行机械破碎，破碎平均粒度为0.5mm，按固液比1:2加水稀释，极细石墨漂浮水面从而分离，对浆液加入克列里奇液，调节溶剂比重到2.5，分离出漂浮于液面的混合粉料，调节溶剂比重到3.5，分离出漂浮于液面的铝屑以及沉底的铜屑，铜屑回收率99.3%（纯度均99.2%）、铝屑回收率99.4%（纯度均98.9%），将所得混合粉料，加入XMQ-67型锥形球磨机中，进行研磨，磨料浓度20%，控制出磨粒度≤0.150mm，料浆加水稀释浓度至15%，加入糊精2500g/t，淀粉500g/t，黄药300g/t，2#浮选油800g/t，进行两次粗选一次精选二次扫选的浮选，分离出正极粉料回收率可达99.2%（纯度98.7%)，和石墨综合回收率97.3%（纯度99.7%)。
实施例2
取15块废旧镍钴锰酸锂电池（型号20100140）电芯焙烧料进行机械破碎，破碎平均粒度为1mm，按固液比1:3加水稀释，极细石墨漂浮水面从而分离，对浆液加入四溴乙烷，调节溶剂比重到2，分离出漂浮于液面的混合粉料，调节溶剂比重到2.9，分离出漂浮于液面的铝屑以及沉底的铜屑，铜屑回收率99.5%（纯度均99.1%）、铝屑回收率99.1%（纯度均98.8%），将所得混合粉料，加入XMQ-67型锥形球磨机中，进行研磨，磨料浓度25%，控制出磨粒度≤0.150mm，料浆加水稀释浓度至15%，加入糊精5000g/t，黄药100g/t，煤油100g/t，2#浮选油700g/t，进行两次粗选一次精选二次扫选的浮选，分离出正极粉料回收率可达98.5%（纯度98.1%)，和石墨综合回收率96.8%（纯度99.5%)。
实施例3
取15块废旧镍钴锰酸锂电池（型号18650）电芯焙烧料进行机械破碎，破碎平均粒度为3mm，按固液比1:4加水稀释，极细石墨漂浮水面从而分离，对浆液加入三溴甲烷，调节溶剂比重到2.2，分离出漂浮于液面的混合粉料，调节溶剂比重到4，分离出漂浮于液面的铝屑以及沉底的铜屑，铜屑回收率99.1%（纯度均99.0%）、铝屑回收率99.2%（纯度均98.5%），将所得混合粉料，加入XMQ-67型锥形球磨机中，进行研磨，磨料浓度10%，控制出磨粒度≤0.150mm，加入丹宁2500g/t，明矾1500g/t，苯乙烯膦酸500g/t，重吡啶500g/t，进行两次粗选一次精选二次扫选的浮选，分离出正极粉料回收率可达98.9%（纯度98.6%)，和石墨综合回收率96.9%（纯度99.5%)。

Claims (6)

1.一种废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）机械破碎：将废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料进行机械破碎，破碎出料粒度0.5～1mm；
（2）重液分离：对步骤（1）所得破碎粉料，按固液比1:2～4加水，极细石墨漂浮水面从而分离，对浆液加入重液，调节溶剂比重到2～2.5，分离出漂浮于液面的混合粉料，调节溶剂比重到2.8～4，分离出漂浮于液面的铝屑以及沉底的铜屑；
（3）湿式球磨：将步骤（2）所得混合粉料，加入锥形球磨机中进行研磨，入磨粒度≤1mm，磨料浓度10～30%，控制出磨粒度≤0.150mm；
（4）泡沫浮选：将步骤（3）所得混合球磨料浆，加入调整剂用量3000～5000g/t，捕收剂用量100～500g/t，起泡剂用量500～800g/t，进行两次粗选一次精选二次扫选的浮选工艺，分离出镍钴锰酸锂正极粉料和石墨。
2.根据权利要求1所述的废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，所述步骤（2）中重液为三溴甲烷、二碘甲烷、四溴乙烷、克列里奇液和杜列液中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，所述步骤（3）中球磨机所用研磨球材质为201不锈钢、304不锈钢、硬质合金、氧化锆或刚玉。
4.根据权利要求1所述的废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，所述步骤（4）中调整剂为淀粉、糊精、丹宁、水玻璃、明矾的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述的废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，所述步骤（4）中捕收剂为煤油、黄药、苯乙烯膦酸、脂肪伯胺中的一种或多种混合。
6.根据权利要求1所述的废旧镍钴锰酸锂电池电芯焙烧料的分离方法，其特征在于，所述步骤（4）中起泡剂为2#浮选油、重吡啶、樟脑油中的一种或多种混合。
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