CN110408796B - 一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，该方法将锂电池正极材料与还原气体通过喷射方式加入到闪速炉内，锂电池的正极材料呈悬浮状态从闪速炉内降落，并且在2‑10秒内完全还原；在此过程通过控制还原气氛及温度可实现锂、镍、锰和钴的区别转型，转型焙砂经水溶后可实现锂的高效分离；本发明工艺简单、能耗低、环保性好且锂的回收率较高，适于工业化生产和应用。

Description

一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法
技术领域
本发明公开了一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，属废旧锂电池回收领域。
背景技术
当今锂电池占全球可充电电池市场的37％，但平均来说，锂电池最大的充放电次数为1000次，这意味着大量锂电池将随使用年限的到期而报废。预计至2020年我国动力锂电池的报废量将达32.2GWh，约50万吨；而至2023年，报废量将达到101GWh，约116万吨。
由于废旧锂电池中含有大量的重金属及有毒的电解质，这将会对环境带来巨大潜在危害。但联合国环境规划署报告显示，现阶段废旧锂电池总体回收率并不理想，且现有回收工艺并未从环保、能耗、成本等方面综合考虑。这使得全球废旧锂电池的数量迅速增加，带来巨大环境压力的同时，也提供了有价金属资源再回收利用的广阔前景，经济价值和环境效益日益凸显。
目前单独采用火法工艺多存在能耗高、污染大、资源利用率低等缺点，而常规湿法处理工艺较难实现锂的选择性浸出，获得的浸出液中杂质金属多，后续除杂净化成本高，流程长，且锂损失大。
为实现锂的选择性提取，研究者大多采用火法预处理与湿法浸出工艺相结合的方法处理废旧锂电池。如中国专利201710500482报道过将废旧锂电池正极粉料与硫化剂混合煅烧，得到杂质金属硫化物和锂化合物，水浸后得到富锂溶液，但该方法焙烧温度较高，焙烧条件苛刻，很难工业化应用；中国专利CN106129511A采用煤粉作为还原剂，虽然可将废旧锂电池物料中的锂转化为碳酸锂，但后续锂在水溶液中的选择性回收较难，必须通入大量二氧化碳将碳酸锂再次转化为可溶的碳酸氢锂；中国专利CN 104577248A、CN108808155A以及CN107017443A均提及到采用氢气还原处理废旧锂电池，虽然在实验室阶段可实现废旧锂电池的清洁回收，但均存在氢气利用率低、锂还原转型速率慢、物料处理能力低下、能耗高等问题，且未发现适合炉体在保证安全前提下，实现锂电池废料的大规模处理与回收，为此，造成目前氢还原法很难实现工业化。
发明内容
针对现有技术中氢还原技术在废旧锂电池回收方向存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，采用闪速还原炉处理废旧锂电池物料，该方法能实现废旧锂电池悬浮状态下与还原气体充分接触，具有优越的反应动力学条件，从而使得废旧锂电池中的各金属闪速还原转型。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，包括如下步骤：将经干燥处理的粒径≤100μm的废旧锂电池正极粉料，通过含有氢气的载气喷入温度为400-800℃的闪速炉内，控制废旧锂电池正极粉料中，碳含量≤8wt％，控制载气的流量为100L-400L/(Kg废旧锂电池正极粉料)；还原反应获得闪速还原物料，将闪速还原物料用水浸出，获得富锂滤液及浸出渣。
在本发明中，100L-400L/(Kg废旧锂电池正极粉料)是指处理每Kg废旧锂电池正极粉料所消耗的载气量为100L-400L。
在本发明中，首创的将闪速炉应用于废旧锂电池正极粉料的氢选择性还原，将干燥后的废旧锂电池正极材料与混有氢气的载气共同以喷射方式载入闪速炉炉体，根据废旧锂离子电池粉料的粒径、分散性能；通过协同载气的流量与将废旧锂电池正极粉料粒径，可使废旧锂电池正极材料在闪速炉内呈悬浮状态下落，另外在本发明的流量与粒径范围下可以有效的控制废旧锂离子电池正极粉料在特定的时间内从上至下通过闪速炉的高温还原区充分完成还原，若粒径或流量过小，将导致下降时间过快，而导致无法实现完全的还原转型。同时本发明采用的闪速炉为工业化大生产设备，适用于大规模连续化处理。
在本发明中，由于具有优越的反应动力学条件，因此在较低的反应温度下即可实现还原，同时可以避免锂及氧化物的挥发。而温度过高则而会出现锂及氧化物的挥发。
另外发明人发现，在本发明中必须控制碳的含量，否则将会大幅降低浸出率，而当废旧锂离子电池中碳含量过高时，采用现有技术中的除碳技术均可行，如对碳进行浮选分离操作。
作为进一步的优选，所述废旧锂电池正极粉料的粒径为45-90μm。
发明人发现，废旧锂电池正极粉料粒径过小，物料长时间漂浮在高温还原区，还原效率下降，且浪费氢气和增加能耗。
废旧锂电池正极粉料由废旧锂电池拆解得到的正极片去除粘结剂，再经过物理破碎、筛分而获得，所述废旧锂电池选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的至少一种。
优选的方案，所述废旧锂电池正极粉料中，碳的含量≤5wt％。
在本发明的技术方案下，当废旧锂电池正极粉料的碳含量≤5wt％，锂的回收率高达99％以上。
优选的方案，所述干燥处理的温度为100-120℃，经干燥处理的锂电池正极粉料中水的含量＜0.1wt％。
优选的方案，所述载气选自氢气或氮气与氢气中的至少一种与氢气的混合气体，当载气为混合气体时，氢气在混合气体中的体积分数≥50％。
作为进一步的优选，所述载气为氮气与氢气中的至少一种与氢气的混合气体，氢气在混合气体的体积分数为60-70％。
优选的方案，所述载气的流量为200L-300L/(Kg废旧锂电池正极粉料)。
由于载气即充当使废旧锂电池正极粉料分散成悬浮态，里面的氢气又是还原气体，发明人发现，当载气选自混合气体，并控制氢气在混合气体的体积分数为50-70％，协同控制优选的载气流量，即可以实现废旧锂电池正极粉料的充分分散，又可以起到氢气资源的最大化利用。
优选的方案，所述闪速炉顶部设有喷嘴，底部有粉料收集装置，中部为高温还原区，所述高温还原区高度为2-10m。
优选的方案，所述高温还原区的末端至粉料收集装置的距离为10-20mm。
优选的方案，所述闪速炉的高径比为5-10。
在本发明中，废旧锂电池正极粉料通过自动给料机与载气共同通过喷嘴喷入闪速炉炉膛内中，废旧锂电池正极粉料呈高度分散的漂浮状态从上至下穿过闪速炉炉膛的高温还原区，落入底部的粉料收集装置中，再由粉料收集装置输出，以实现废旧锂电池正极粉料连续进料反应。
本发明中，针对废旧锂电池正极粉料设计了易于取料的粉料收集装置，取代了原闪速炉渣硫富集与分离装置，该粉料收集装置为卧式圆柱体，同时该装置配有准确显示炉内压力的气压表，及烟气排出口，烟气排出口同时连接真空操作装置。同时粉料收集装置无严格的耐高温、耐腐蚀要求，所以制造成本明显降低。
在本发明中，所提供的闪速炉的高径比为5-10内，发明人通过实验发现，此时的还原气体利用率以及反应的充分性也是最佳的。
在本发明中，闪速炉内的温度即是指闪速炉内高温还原区的温度。
优选的方案，闪速炉的温度为500-700℃。
优选的方案，所述闪速炉内，氧含量＜0.5ppm。
在实际操作过程中，闪速炉需预先进行气体置换，即通过抽真空与反复通入保护气氛(氩气或氮气)进行，以确保氧含量接近0ppm。
优选的方案，所述还原反应的时间为2-10S。
进一步的优选，所述还原反应的时间为3-5S。
在本发明中，还原反应的时间即是指废旧锂电池正极粉料从上至下经过闪速炉高温还原区的时间。从还原反应时间可以看出，本发明只在几秒内即可完成，相比于现有的氢还原技术，效率大副提升。
优选的方案，闪速还原物料用水浸出时，控制闪速还原物料与水的固液比为1g：2-8mL
优选的方案，浸出时间为2-5h。
通过浸出反应一段时间后，闪速还原物料中易溶于水的氧化锂或氢氧化锂溶解在水中，而镍、钴、锰的单质及氧化物存在于固体渣中，经液固分离，实现锂的选择性提取。
在实际操作过程和工业生产过程中，对锂元素进行富集，优选的方案，准备n份的闪速还原物料或将闪速还原物料分为n份，所述n≥1，依次进行浸出，第一份闪速还原物料加入水中浸出，固液分离，获得第一次浸出含锂浸出液，从第二份闪速还原物料至第n份闪速还原物料的浸出，均采用前一次含锂浸出液作为浸出剂，直至获得第n次含锂浸出液即为富锂滤液。所述富锂滤液中，锂元素的浓度为30-70g/L。
将所得滤液作为浸出剂返水浸工序，多次循环浸出废旧锂电池还原产物，使最后浸出液中锂的浓度富集达30-70g/L，便于后续氢氧化锂或碳酸锂产品的制备。
有益效果
本发明将闪速还原焙烧工艺成功应用于大规模工业化锂电池回收领域，使得废旧锂电池在短短几秒内完成还原转型，锂转化为易溶于水氧化锂或氢氧化锂，而镍、钴和锰等转化为难溶的金属单质和氧化物。在还原过程中炉体温度及气氛均能准确控制，氢气的利用率明显提高，与其他研究者提出的氢还原工艺相比，氢气用量至少减少70％-90％。还原焙烧产物经水浸分离工序，锂的分离率在99％以上。本发明可适于大多废旧锂电池物料，流程短、能耗低、环保性好，可用于工业化生产，具有可观的经济效益。
本工艺所采用的闪速炉密封性好、气氛易控制且安全可靠，所提出的工艺路线短、效率高、能耗低、环境好、产能大，具有较高的经济价值和应用前景。
附图说明
图1为废旧镍钴锰酸锂电池600℃闪速还原焙烧前后XRD图。
图2为废旧镍钴锰酸锂电池闪速还原焙烧前SEM形貌图。
图3为废旧镍钴锰酸锂电池500℃闪速还原焙烧后SEM形貌图。
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。
在以下实施例与对比例中，所用闪速炉高温还原区为4.6m，高温还原区的末端至粉料收集装置的距离为20mm，高径比为8。
对比例1
所用的废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的主要成分为:39.51％Ni,14.27％Co,4.87％Li,0.21％Fe、18.54％Mn和1.21％C。
正极材料进一步磨细后筛分，将粒度小于55μm的镍钴锰酸锂电池烘干后(0.05wt％H2O)送入供料系统；闪速炉内温度设置为300℃，提前通入N2，并反复抽真空，使炉内氧浓度为0.3ppm；烘干后的锂电池物料通过自动给料机与载气(60％H2+40％N2)共同喷入闪速炉炉膛，控制载气的流量为250L/(Kg废旧锂电池正极粉料),对其产物分析，与原料相比其主要物相未发生变化，仍为LiNixCoyMnzZO2。
将所得的废旧锂电池还原焙烧产物在液固比质量为5:1、温度30℃的条件下水浸2h，溶液中锂浓度为0.52g/L,其浸出率只达3％，而浸出渣主要物相仍为LiNixCoyMnzZO2。
对比例2
所用的废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的主要成分为:8.90％Ni,12.79％Co,4.00％Li,6.24％Mn和13.14％C。
正极材料进一步磨细后筛分，将粒度小于70μm的镍钴锰酸锂电池烘干后(0.02wt％H2O)送入供料系统；闪速炉内温度设置为700℃，提前通入N2，并反复抽真空，使炉内氧浓度为0.1ppm；烘干后的锂电池物料通过自动给料机与载气(65％H2+35％N2)共同喷入闪速炉炉膛，控制载气的流量为200L/(Kg废旧锂电池正极粉料),对其产物分析，主要成分为Li2CO3、Ni、Co、MnO2。将所得的废旧锂电池还原焙烧产物在液固比质量为4:1、温度30℃的条件下水浸5h，溶液中锂浓度为1.12g/L,其浸出率只达11％。
实施例1
所用的废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的主要成分为:39.51％Ni,14.27％Co,4.87％Li,0.21％Fe、18.54％Mn和1.21％C。
正极材料进一步磨细后筛分，将平均粒径为65μm的镍钴锰酸锂电池烘干后(0.08wt％H2O)送入供料系统；闪速炉内温度设置为600℃，首次生产时先通入N2，并反复抽真空，使炉内氧浓度为0.1ppm；烘干后的锂电池物料通过自动给料机与载气(60％H2+40％N2)共同将首批正极料粉料由喷嘴喷入闪速炉炉膛，控制载气的流量为300L/(Kg废旧锂电池正极粉料)，废旧锂电池正极粉料呈分散的悬浮态由上至下穿过闪速炉高温还原区，在5秒内完成反应，然后通过自动给料机投入下一批废旧锂电池正极材料，粉料收集装置出料，循环进料出料持续生产。
从图1所示的废旧电池物料还原焙烧前后的XRD图可知，经闪速还原焙烧，废旧锂电池物相发生明显转变，Ni、Co和Mn以单质或氧化物存在，而锂转变为易溶解的氧化锂或氢氧化锂。
将所得的废旧锂电池还原焙烧产物在液固比质量为4:1、温度30℃的条件下水浸2h，溶液中锂浓度达14g/L,其浸出率在99％以上，而镍、钴和锰的浸出率均低于0.01％。为实现锂的富集，浸出液连续5次循环富集，浸出液中锂的浓度达55g/L。而浸出渣主要成分为Ni、Co和Mn的单质和氧化物。
实施例2
所用的废旧镍钴锰酸锂电池正极材料的主要成分为:17.04％Ni,12.65％Co,5.69％Li,0.96％Fe、16.91％Mn和0.67％C。
正极材料进一步磨细后筛分，将平均粒径为75μm的镍钴锰酸锂电池烘干后(0.06wt％H2O)送入供料系统；闪速炉内温度设置为500℃，首次生产时先提前通入N2，并反复抽真空，使炉内氧浓度为0.12ppm；烘干后的锂电池物料通过自动给料机与载气(70％H2+30％Ar)共同将首批正极料粉料由喷嘴喷入闪速炉炉膛，控制载气的流量为300L/(Kg废旧锂电池正极粉料)，废旧锂电池正极粉料呈分散的悬浮态由上至下穿过闪速炉高温还原区，在5秒内完成反应，然后通过自动给料机投入一批废旧锂电池正极材料，粉料收集装置出料，循环进料出料持续生产。
从图2所示的废旧电池物料还原焙烧前后的形貌发生明显改变，规则的球形坍塌，转变为易反应的多面体，实现了废旧电池物料的转型。
将所得的废旧锂电池还原焙烧产物在液固比质量为2:1、温度30℃的条件下水浸2h，溶液中锂浓度达27.2g/L,其浸出率在96％左右，而镍、钴和锰的浸出率均低于0.01％。为实现锂的富集，浸出液连续2次循环富集，浸出液中锂的浓度达52g/L。而浸出渣主要成分为Ni、Co单质和MnO。
实施例3
所用的废旧锂电池正极材料的主要成分为:0.19％Ni,55.98％Co,6.17％Li,0.32％Fe/0.17％Mn和0.98％C。
正极材料进一步磨细后筛分，将平均粒径为55μm的废旧锂电池烘干后(0.09wt％H2O)送入供料系统；闪速炉内温度设置为700℃，首次生产时提前通入N2，并反复抽真空，使炉内氧浓度为0.08ppm；烘干后的锂电池物料通过自动给料机与载(65％H2+35％N2)共同将首批正极料粉料由喷嘴喷入闪速炉炉膛，控制载气的流量为200L/(Kg废旧锂电池正极粉料)，废旧锂电池正极粉料呈分散的悬浮态由上至下穿过闪速炉高温还原区，在3秒内完成反应，然后通过自动给料机投入一批废旧锂电池正极材料，粉料收集装置出料，循环进料出料持续生产。
将所得的废旧锂电池还原焙烧产物在液固比质量为5:1、温度30℃的条件下水浸2h，溶液中锂浓度达12.30g/L,其浸出率在99％以上，而镍、钴和锰的浸出率均低于0.01％。为实现锂的富集，浸出液连续5次循环富集，浸出液中锂的浓度达60g/L。而浸出渣主要成分为Co单质。

Claims (8)

1.一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将经干燥处理的粒径为45-90μm的废旧锂电池正极粉料，通过含有氢气的载气喷入温度为400-800℃的闪速炉内，控制废旧锂电池正极粉料中，碳含量≤8wt％，控制载气的流量为200L-300L/(Kg废旧锂电池正极粉料)；还原反应获得闪速还原物料，将闪速还原物料用水浸出，获得富锂滤液及浸出渣。
2.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，所述废旧锂电池正极粉料中，碳的含量≤5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为100-120℃，经干燥处理的废旧锂电池正极粉料中水的含量＜0.1wt％。
4.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，所述载气选自氢气或氮气与氢气中的至少一种与氢气的混合气体，当载气为混合气体时，氢气在混合气体中的体积分数≥50％。
5.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，所述闪速炉顶部设有喷嘴，底部有粉料收集装置，中部为高温还原区，高温还原区高度为2-10m。
6.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，所述还原反应的时间为2-10S。
7.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，闪速还原物料用水浸出时，控制闪速还原物料与水的固液比为1g：2-8mL。
8.根据权利要求1所述的一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，其特征在于，浸出时间为2-5h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210101647A (ko) * 2020-02-10 2021-08-19 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차 전지의 활성 금속 회수 방법
KR20210109137A (ko) * 2020-02-27 2021-09-06 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 이차 전지의 활성 금속 회수 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106834703A (zh) * 2017-03-30 2017-06-13 中南大学 一种废旧锂离子电池正极活性材料的浸出方法
CN108220607A (zh) * 2018-02-23 2018-06-29 中国科学院过程工程研究所 一种从含锂电极废料中回收锂的方法
KR101897134B1 (ko) * 2018-04-09 2018-09-10 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 전구체 재생 방법
CN108539309A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 方嘉城 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法
CN109439913A (zh) * 2018-10-22 2019-03-08 江西理工大学 一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原综合回收的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106834703A (zh) * 2017-03-30 2017-06-13 中南大学 一种废旧锂离子电池正极活性材料的浸出方法
CN108220607A (zh) * 2018-02-23 2018-06-29 中国科学院过程工程研究所 一种从含锂电极废料中回收锂的方法
CN108539309A (zh) * 2018-04-02 2018-09-14 方嘉城 一种废旧镍钴锰酸锂正极材料的回收方法
KR101897134B1 (ko) * 2018-04-09 2018-09-10 에스케이이노베이션 주식회사 리튬 전구체 재생 방법
CN109439913A (zh) * 2018-10-22 2019-03-08 江西理工大学 一种钕铁硼废料酸浸渣闪速还原综合回收的方法

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