CN107964593B - 一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法，属于资源循环利用领域。该方法包括将粉碎的锂渣与一定量金属氯化物均匀混合，然后将混合后的锂渣和金属氯化物在高温条件下焙烧，使锂渣中锂以氯化锂的形式转入气相移出体系，解决了火法冶金处理报废锂电池难以回收锂的问题。金属氯化物中的氯与锂渣中的锂的摩尔比为1:1～2:1；焙烧温度800℃～1200℃。该方法操作简单，污染性小，经济效益高，适应于工业推广。

Description

一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法
技术领域
本发明属于资源循环利用领域，涉及一种通过氯化焙烧气相回收废弃锂电池渣中锂的方法。
背景技术
锂电池作为一种便携式能源被广泛的应用到人们的生活中，给我们的生活带来了许多便利。随着电子产品和电动力汽车的发展，废弃的锂电池必定会大量出现。锂元素作为锂电池的核心元素是不可替代的，而我国的锂资源并不丰富，所以回收锂电池是必然的趋势。
现在针对废弃锂电池的回收方法主要有火法冶金回收和湿法冶金回收。两种方法各有优缺点：湿法冶金方法可以回收大部分金属，但是它对锂离子电池的分类管理要求极高，需要将电池按照阴、阳极与介质材料分类处理，另外用水多，需要配套污水处理单元。火法冶金方式耗能大，需要通过高达1200℃以上高温熔出钴、铜、镍、铁，而锂、铝等一般不回收，作为渣相用于建筑水泥的填充料。它的优点是对电池分类要求低，甚至可以不要求拆解等预处理。因此火法冶金回收锂电池被广泛应用，但是火法冶金过程中电池中的锂进入到炉渣中难以回收。
氯化焙烧的方法将滤渣中氧化态的锂转化为熔沸点较低的氯化锂，使锂以氯化锂的形式蒸发出来，该方法原料成本较低，操作简单，适合工业推广。
发明内容
本发明的目的针对于火法冶金处理锂电池过程形成的锂渣没有后续处理的问题，提供了一种通过氯化焙烧气相回收报废锂电池渣中锂的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种通过氯化焙烧气相回收报废锂电池渣中锂的方法，该方法包括以下步骤：
(1)粉碎：称取一定量的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与一定量的金属氯化物研磨，金属氯化物的加入量按照金属氯化物中的氯与锂渣中的锂的摩尔比为1:1～2:1；
(3)焙烧：将锂渣与金属氯化物的混合粉末在800℃～1200℃下焙烧5～120分钟。
所述金属氯化物优选为氯化钙，氯化钠或氯化钾。
所述金属氯化物进一步优选为氯化钙。
所述锂渣与所述的金属氯化物需要共同研磨。
所述锂渣的存在形式为xLi2O·yCaO·zAl2O3·nSiO2。
氯化焙烧过程中锂最终以氯化锂的形式气相回收。
所述报废锂电池渣的组成包括：0.5％～15％(重量)的氧化锂，20％～35％(重量)的氧化钙，30％～60％(重量)的二氧化硅，10％～25％(重量)的三氧化二铝。
所述报废锂电池渣的组成优选包括：3％(重量)的氧化锂，35％(重量)的氧化钙，50％(重量)的二氧化硅，12％(重量)的三氧化二铝。
本发明具有以下优点与积极效果：
(1)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法中加入金属氯化物将氧化态的锂转化成了熔沸点较低的氯化锂，从而在较低的温度下能够将炉渣中的锂气相回收；
(2)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法产物氯化锂纯度高；
(3)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法，相比于湿法回收没有使用液体溶剂，不会产生废水，该方法中所产生的固体废物无害可以直接排放；
(4)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法中所用的原料价格低廉易得，保存方法简单；
(5)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法中锂的提取效率高，经过氯化焙烧后炉渣中的氧化锂回收率可以达到97％以上；
(6)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法，操作简单，仅包括研磨，混合和加热等单元操作，适宜工业化生产；
(7)本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂的方法同样适用于氧化锂含量较低的锂渣。
附图说明
图1是本发明所述的氯化焙烧回收锂渣中锂方法的工艺流程图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明，所述实施例只是用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
炉渣的组成及其重量百分含量一般为氧化锂在0.5％～15％范围内，氧化钙在20％～35％范围内，二氧化硅在30％～60％范围内，三氧化二铝在10％～25％范围内。本发明实施中所用的锂渣，其组成及其重量百分含量为3％的氧化锂、50％的二氧化硅、35％的氧化钙和12％的三氧化二铝。
实施例1：氯化焙烧蒸发回收火法处理报废锂电池渣中的锂
(1)粉碎：称取50kg的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与6kg的氯化钙混合后再次研磨；
(3)焙烧：将锂渣与氯化钙的混合粉末在高温马弗炉中1000℃下焙烧90分钟
实施例2：氯化焙烧蒸发回收火法处理报废锂电池渣中的锂
(1)研磨：称取50kg的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与10kg的氯化钙混合后再次研磨；
(3)焙烧：将锂渣与氯化钙的混合粉末在高温马弗炉中1000℃下焙烧60分钟，使锂渣中的锂蒸发。
实施例3：氯化焙烧蒸发回收火法处理报废锂电池渣中的锂
(1)研磨：称取50kg的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与10kg的氯化钙混合后再次研磨；
(3)焙烧：将锂渣与氯化钙的混合粉末在高温马弗炉中900℃下焙烧90分钟，使锂渣中的锂蒸发。
实施例4：氯化焙烧回收火法处理报废锂电池渣中的锂
(1)研磨：称取50kg的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与10kg的氯化钙混合后再次研磨；
(3)焙烧：将锂渣与氯化钙的混合粉末在高温马弗炉中950℃下焙烧90分钟，使锂渣中的锂蒸发。
实施例5氯化焙烧蒸发回收火法处理报废锂电池渣中的锂
(1)研磨：称取50kg的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与10kg的氯化钙混合后再次研磨；
(3)焙烧：将锂渣与氯化钙的混合粉末在高温马弗炉中1000℃下焙烧90分钟，使锂渣中的锂蒸发。
上述实施例得到的锂渣中的锂含量情况如表1所示：
表1：本发明所述氯化焙烧回收锂渣中锂的回收工艺及其效果
以上所述仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内的所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)粉碎：称取一定量的报废锂电池渣，然后将块状的锂渣粉碎；
(2)混合：将粉碎好的锂渣与一定量的金属氯化物研磨，金属氯化物的加入量按照金属氯化物中的氯与锂渣中的锂的摩尔比为1:1～2:1；
(3)焙烧：将锂渣与金属氯化物的混合粉末在800℃～1200℃下焙烧5～120分钟；
所述报废锂电池渣的组成为：0.5％～15％(重量)的氧化锂，20％～35％(重量)的氧化钙，30％～60％(重量)的二氧化硅，10％～25％(重量)的三氧化二铝；
所述锂渣与所述的金属氯化物需要共同研磨；
氯化焙烧过程中锂最终以氯化锂的形式气相回收。
2.根据权利要求1所述的通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法，其特征在于：所述金属氯化物为氯化钙，氯化钠或氯化钾。
3.根据权利要求2所述的通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法，其特征在于：所述金属氯化物为氯化钙。
4.根据权利要求1所述的一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法，其特征在于：所述报废锂电池渣的组成为：3％(重量)的氧化锂，35％(重量)的氧化钙，50％(重量)的二氧化硅，12％(重量)的三氧化二铝。
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