CN111893319A - 一种废旧电池粉料提锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧电池粉料提锂的方法。本发明的方法包括如下步骤:a、原料混合:将硫酸铵粉碎,然后与电池粉料混合得到混合粉料,电池粉料与硫酸铵粉料的质量比为5:2‑5;b、焙烧:使用钢带炉焙烧物料,钢带炉预先升温至400~500℃,将混合后的物料按布料厚度为3~5cm通过钢带进入炉中,焙烧温度控制在400~500℃,焙烧时间为1~2h,使焙烧后粉料中的硫酸盐金属元素锂含量≥85%;c、水浸:焙烧后粉料采用多次水浸的方法浸出锂,水溶液的pH值控制为3‑6,水溶液的温度为75‑85℃,保持恒温,每次水浸时间1~2h,水浸后得到的滤液进行碳酸钠沉锂,得到碳酸锂产品。本发明减少了大量酸或碱的使用,减少废水废渣的排放,锂浸出率高,降低了回收成本。
Description
技术领域
本发明涉及废旧电池料中锂资源回收利用领域,具体地说是一种废旧电池粉料提锂的方法。
背景技术
随着锂离子电池在 3C数码产品和电动车、储能领域的广泛应用,随之有大量废旧锂离子电池的产生,这对我国和整个世界的电子废弃物的处理是一个严峻的挑战。由于废旧的锂离子电池中含有重金属、有毒电解质和易燃物质,处理不当会对水资源和土地资源造成污染。另外,锂离子电池中含有大量的钴、锂、镍、锰、铜、铝等金属资源,如果得不到回收利用,也是资源浪费。
目前所使用的提锂工序主要是将废旧电池放电、拆解、机械破碎得到粉料,粉料进行酸浸,分离除杂、过滤、沉锂、洗涤、干燥等工序获得碳酸锂产品。上述操作工序复杂、流程长,作为目前废旧电池回收金属常规手段,酸碱试剂容易对设备造成腐蚀和二次污染问题;后面分离除杂过程中容易形成胶体,分离、过滤工序中大量锂离子夹带流失,造成资源回收率不高等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足,本发明提供一种废旧电池粉料提锂的方法,其在电池料中加入硫酸铵焙烧,通过控制焙烧条件,从电池粉料中高选择性提取锂元素。
为达到上述目的,本发明采用如下的技术方案:一种废旧电池粉料提锂的方法,其包括步骤:
a、原料混合:将硫酸铵粉碎,然后与电池粉料混合得到混合粉料,电池粉料与硫酸铵粉料的质量比为5:2-5;
b、焙烧:使用钢带炉焙烧物料,钢带炉预先升温至400~500℃,将混合后的物料按布料厚度为3~5cm通过钢带进入炉中,焙烧温度控制在400~500℃,焙烧时间为1~2.5h,使焙烧后粉料中的硫酸盐金属元素锂含量≥85%(即锂在金属元素中的物质的量分数≥85%);
c、水浸:焙烧后粉料采用多次水浸的方法浸出锂,水溶液的pH值控制为3-6,所述的水采用自来水或加少量硫酸的自来水,水溶液的温度为75-85℃,保持恒温,每次水浸时间1~2h,水浸后得到的滤液进行碳酸钠沉锂,得到碳酸锂产品。
本发明主要通过硫酸铵添加量、焙烧条件、水溶液pH值和水浸次数实现锂的高回收率,锂浸出率控制在96~99%。本发明将硫酸铵粉碎,然后和电池粉混合,确保物料充分反应,焙烧加快电池料与硫酸铵的反应,通过控制水溶液pH值,进一步提高锂的浸出率。
进一步地,所述步骤a中,电池粉料与硫酸铵粉料的质量比优选为5:3-4。
进一步地,所述步骤b中,焙烧时间优选为1~2h,最优选为1~1.5h
进一步地,所述步骤c 中,水溶液的pH值控制为4-6,水溶液温度最优选为80℃,水浸次数优选为2-4次。
进一步地,所述步骤a中,粉料的混合方式采用搅拌混合、滚筒混合、研钵混合或粉碎机混合。
进一步地,所述步骤c中,焙烧后粉料按9-11:1液固比加入到水中。
更进一步地,所述步骤c中,焙烧后粉料按10:1液固比加入到水中。
进一步地,,所述的电池粉料为三元电池粉料,最后一次过滤后得到的滤渣回收钴镍锰,滤液与焙烧过程中产生的氨气混合生成硫酸铵。
进一步地,倒数第二次过滤得到的滤液返回至位于其前面的水浸工序中。
进一步地,所述步骤b中,焙烧温度控制在450~500℃。
与现有技术相比,本发明具有的优点在于:
(1)本发明使用电池料与硫酸铵直接焙烧,将电池料中锂转化为水溶性硫酸锂,然后用水浸出,减少了大量酸或碱的使用,减少废水废渣的排放,锂浸出率高,降低了回收成本。
(2)本发明不仅可回收电池料中的锂,还可实现对Co、Ni、Mn、Cu等有价金属的回收。
(3)电池料与硫酸铵焙烧过程中,产生的NH3使物料处于疏松状态,增加了反应效率,使反应更加完全。
(4)本发明中使用的硫酸铵在溶液中形成硫酸盐,经过多次水浸,金属得到回收,硫酸根留在溶液中,然后结晶得到硫酸铵,降低成本消耗。
(5)本发明的方法不仅制备过程简单,还具备工艺条件温和、流程时间短。
附图说明
图1为本发明工艺的流程图;
图2为本发明实施例1锂浸出率波动图;
图3为本发明实施例2锂浸出率波动图;
图4为本发明实施例3锂浸出率波动图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的保护范围。
本发明为一种废旧电池粉料提锂的方法,如图1所示,其包括步骤:
a、原料混合:将硫酸铵粉碎,然后与电池粉料混合得到电池粉料和硫酸铵的混合粉料,粉料的混合方式采用搅拌混合、滚筒混合、研钵混合或粉碎机混合,电池正极粉料与硫酸铵粉料的质量比为5:3-4。
b、焙烧:使用钢带炉焙烧物料,钢带炉预先升温至450~500℃,将混合后的物料按3~5cm厚度通过钢带进入炉中,焙烧温度控制在450~500℃,焙烧时间为1~2h,使焙烧后粉料中的硫酸盐金属元素锂含量≥85%(即锂在金属元素中的物质的量分数≥85%)。
c、水浸:焙烧后粉料按10:1液固比加入到水中,采用多次水浸的方法浸出锂,水溶液的pH值控制为3-6,所述的水采用自来水或加少量硫酸的自来水,水溶液温度为75-85℃,保持恒温,每次水浸时间1~2h,水浸后得到的滤液进行碳酸钠沉锂,得到碳酸锂产品。
水浸次数为4次。所述的电池粉料为三元正极粉,最后一次过滤后得到的滤渣回收钴镍锰,滤液与焙烧过程中产生的氨气混合生成硫酸铵。倒数第二次过滤(即第三次水浸)得到的滤液返回至位于其前面的第一次水浸和第二次水浸(即对一次滤渣进行水浸)工序中,第三次水浸(即对二次滤渣进行水浸)和第四次水浸(即对三次滤渣进行水浸)采用自来水。第一次水浸和第二次水浸工序得到的滤液进行碳酸钠沉锂,得到碳酸锂产品。
实施例1
(1)将硫酸铵进行破碎,采用搅拌混合方式将电池粉料和硫酸铵均匀混合。取电池粉料20kg,取硫酸铵的12kg,用铲混合,横铺竖取7次。
(2)将步骤(1)种混合的物料送入钢带炉中。设置钢带炉温度为450~500℃,物料进炉厚度为4cm和焙烧时间1~2h。
(3)将步骤(2)得到的物料液固比10:1加入到自来水中,用少量硫酸调节自来水pH值为3~4,浸出过程中温度保持80℃不变,水浸时间1~2h,过滤。
(4)将步骤(3)所述滤饼再进行3次水浸,工艺条件与步骤(3)相同。
所述的电池粉料的锂浸出率98.41%。
实施例2
(1)将硫酸铵进行破碎,采用滚筒混合方式将电池粉料和硫酸铵均匀混合。取电池粉料20kg,取硫酸铵的16kg,用铲混合,横铺竖取7次。
(2)将步骤(1)种混合的物料送入钢带炉中。设置钢带炉温度为450~500℃,物料进炉厚度为3cm和焙烧时间1~2h。
(3)将步骤(2)得到的物料液固比10:1加入到自来水中,用少量硫酸调节自来水pH值为4~5,浸出过程中温度保持80℃不变,水浸时间1~2h,过滤。
(4)将步骤(3)所述滤饼再进行3次水浸,工艺条件与步骤(3)相同。
所述的电池粉料的锂浸出率97. 25%。
实施例3
(1)将硫酸铵进行破碎,采用粉碎机混合方式将电池粉料和硫酸铵均匀混合。取电池粉料20kg,取硫酸铵的14kg,用铲混合,横铺竖取7次。
(2)将步骤(1)种混合的物料送入钢带炉中。设置钢带炉要求温度为450~500℃,物料进炉厚度为5cm和焙烧时间1~2h。
(3)将步骤(2)得到的物料液固比10:1加入到自来水中,用少量硫酸调节自来水pH值为4~5,浸出过程中温度保持80℃不变,水浸时间1~2h,过滤。
(4)将步骤(3)所述滤饼再进行3次水浸,工艺条件与步骤(3)相同。
所述的电池粉料的锂浸出率99.54%。
实施例4
(1)将电池正极材料与硫酸铵分别进行破碎,采用粉碎机混合方式将电池粉料和硫酸铵均匀混合。取电池粉料20kg,取硫酸铵的14kg,用铲混合,横铺竖取7次。
(2)将步骤(1)种混合的物料送入钢带炉中。设置钢带炉要求温度为450~500℃,物料进炉厚度为5cm和焙烧时间1~2h。
(3)将步骤(2)得到的物料液固比10:1加入到自来水中,水溶液的pH值为5~6,浸出过程中温度保持80℃不变,水浸时间1~2h,过滤。
(4)将步骤(3)所述滤饼进行3次水浸,工艺条件与步骤(3)相同。
所述的电池粉料的锂浸出率97.54%。
Claims (10)
1.一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
a、原料混合:将硫酸铵粉碎,然后与电池粉料混合得到混合粉料,电池粉料与硫酸铵粉料的质量比为5:2-5;
b、焙烧:使用钢带炉焙烧物料,钢带炉预先升温至400~500℃,将混合后的物料按布料厚度为3~5cm通过钢带进入炉中,焙烧温度控制在400~500℃,焙烧时间为1~2.5h,使焙烧后粉料中的硫酸盐金属元素锂含量≥85%;
c、水浸:焙烧后粉料采用多次水浸的方法浸出锂,水溶液的pH值控制为3-6,所述的水采用自来水或加少量硫酸的自来水,水溶液温度为75-85℃,保持恒温,每次水浸时间1~2h,水浸后得到的滤液进行碳酸钠沉锂,得到碳酸锂产品。
2.如权利要求1所述的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤a中,电池粉料与硫酸铵粉料的质量比为5:3-4。
3.如权利要求1所述的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤b中,焙烧时间为1~2h。
4.如权利要求1所述的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤c 中,水溶液的pH值控制为4-6,水溶液温度为80℃,水浸次数为2-4次。
5.如权利要求1所述的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤a中,粉料的混合方式采用搅拌混合、滚筒混合、研钵混合或粉碎机混合。
6.如权利要求1的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤c中,焙烧后粉料按9-11:1液固比加入到水中。
7.如权利要求6的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤c中,焙烧后粉料按10:1液固比加入到水中。
8.如权利要求1的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述的电池粉料为三元电池粉料,最后一次过滤后得到的滤渣回收钴镍锰,滤液与焙烧过程中产生的氨气混合生成硫酸铵。
9.如权利要求1的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,倒数第二次过滤得到的滤液返回至位于其前面的水浸工序中。
10.如权利要求1的一种废旧电池粉料提锂的方法,其特征在于,所述步骤b中,焙烧温度控制在450~500℃。
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