CN112275765B - 一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废旧电池回收领域，公开了一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，包括以下步骤：(1)将废旧隔膜纸进行剪切破碎，再进行气流分选，得到轻料和铜铝混合料；(2)将轻料投入浮选机内进行分选，得到隔膜纸和电池粉料；(3)将电池粉料制浆，再进行湿法浸出，将隔膜纸进行酸洗，再过滤，甩干，得到隔膜纸。本发明方法利用物理与化学相结合的方法处理隔膜纸，有效回收了废旧锂电池隔膜纸中的有价金属，满足了环境友好，低能耗，资源高回收的工业生产需求。

Description

一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法
技术领域
本发明涉及废旧锂电池回收领域，特别是涉及一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法。
背景技术
锂电池是一类依靠锂离子在正负极之间穿梭来达到充电、放电目的的化学电池，具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、大充放电倍率等优势，被广泛应用于新能源汽车、3C消费类产品以及储能电池领域，其中3C是指计算机、通讯和消费电子产品三类电子产品的简称。锂离子电池的主要组成部分包括正极、负极、外壳、电解液和隔膜纸。现有干法工艺处理废旧锂电池，回收的隔膜纸中仍残余大量的有价金属，若不加以利用会造成严重的环境污染以及资源浪费。
目前处理隔膜纸最常用的是焚烧法，该方法能耗高，流程长，金属回收率低。特别地，采用焚烧法处理隔膜纸，一方面残存的正极集流体金属铝由于熔点较低，热处理过程极易熔融，会渗入电池粉中，造成有价金属分离困难，不利于工业生产。另一方面，焚烧法无法回收隔膜纸，造成资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，该方法结合物理与化学方法，能满足环境友好，低能耗，资源高回收的工业生产需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，包括以下步骤：
(1)将废旧隔膜纸进行剪切破碎，再进行气流分选，得到轻料和铜铝混合料；
(2)将轻料投入浮选机内进行分选，得到隔膜纸和电池粉料；
(3)将电池粉料制浆，再进行湿法浸出，将隔膜纸进行酸洗，再过滤，甩干，得到隔膜纸。
优选地，步骤(1)中，所述剪切破碎后的破碎料的尺寸为1-3mm。
优选地，步骤(1)中，所述气流分选的速率为2-3m/s。
优选地，步骤(1)中，还包括将所述铜铝混合料投入涡电流分选机中进行分选，得到金属铜和金属铝。
更优选地，所述涡电流分选机的转子转速为20-40Hz，皮带转速为10-15Hz，给料速度为涡电流分选机单位时间处理量的30％-40％。
优选地，步骤(2)中，所述浮选机的搅拌速度200-400r/min，浮选机的刮板速度40-80r/min。
优选地，步骤(3)中，所述将电池粉料制浆，是将电池粉料制得质量浓度为30-35％的浆体。
优选地，步骤(3)中，所述湿法浸出的具体操作步骤为：将电池粉制成浆料加入酸洗液中进行酸洗，再加入还原剂进行还原浸出，调节pH至酸性，得到浸出液。
更优选地，所述酸洗液为硫酸；所述还原剂为双氧水或亚硫酸钠中的一种；所述调pH至酸性是将pH调至1.5-2.0。
优选地，步骤(3)中，所述酸洗使用的酸洗液为0.5-1.5mol/L的硫酸。
优选地，步骤(3)中，所述将隔膜纸进行酸洗的过程中，隔膜纸和酸洗液的质量比为1：(5-10)。
优选地，步骤(3)中，所述酸洗的转速200-400r/min，酸洗的时间为10-30min。
优选地，步骤(3)中，所述过滤的过程使用的滤网的目数为60-100目；所述甩干的过程使用离心机，所述离心机的转速为4000-5000r/min。
更优选地，所述酸洗后的酸洗液和甩干出来的酸洗液都可用于电池浆料的湿法浸出。
优选地，步骤(4)中得到的隔膜纸可用于塑料造粒。
本发明的处理原理：
本发明利用物理与化学相结合的方法处理隔膜纸，先将废旧隔膜纸进行剪切式破碎，进行气流分选，得到轻料和重料；将轻料隔膜纸、电池粉进行浮选，分离得到电池粉浆料和隔膜纸；将重料铜铝混合料进行涡电流分选；将分选后的电池粉浆料用泵运送至湿法段处理，将分选后的隔膜纸进行酸洗，将酸洗后隔膜纸过滤并用离心机甩干，售出，用于塑料造粒；利用物理方法将隔膜纸中的金属铜与金属铝分离、隔膜纸与电池粉分离；再利用化学法将隔膜纸中粘附的有价金属镍钴锰分离，有效回收了废旧隔膜纸中的有价金属，生产过程中无三废产生，满足了环境友好，低能耗，资源高回收的工业生产需求。
本发明的优点：
本发明方法利用物理与化学相结合的方法处理隔膜纸，有效回收了废旧锂电池隔膜纸中的有价金属，回收的隔膜纸能再次用于锂电池中，满足了环境友好，低能耗，资源高回收的工业生产需求。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
为了对本发明进行深入的理解，下面结合实例对本发明优选实验方案进行描述，以进一步的说明本发明的特点和优点，任何不偏离本发明主旨的变化或者改变能够为本领域的技术人员理解，本发明的保护范围由所属权利要求范围确定。
实施例1
一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，包括以下步骤：
(1)取金属含量为铜15.72％、铝8.26％、镍4.84％、钴8.92％的废旧隔膜纸，投入剪切式破碎机中进行破碎，破碎成大小为3mmx3mm的规则形状，再投入气流速度为2.2m/s的旋风分离器内，进行气流分选，分选得轻料和铜铝混合料；
(2)将铜铝混合料投入转子转速为40Hz、皮带转速为12Hz的涡电流分选机进行分选，得到金属铜和金属铝；
(3)将轻料投入搅拌速度为300r/min、刮板速度为50r/min的浮选机内进行分选，得到隔膜纸和电池粉料；
(4)将电池粉料制浆，再将电池粉制成浆料后加入硫酸中进行酸洗，再加入双氧水进行还原浸出，调节pH至1.5，得到浸出液，将隔膜纸用0.5mol/L的稀硫酸进行酸洗，隔膜纸和酸洗液的质量比为1:10，转速200r/min，酸洗的时间为10min，用60目直线筛过滤，用转速为5000r/min的卧式螺旋卸料离心机甩干，即得隔膜纸。
经上述步骤处理得到隔膜纸、金属铜、金属铝及电池粉浆料，其中隔膜纸中各金属含量：铜0.12％、铝0.26％、镍0.14％、钴0.23％；金属铜中各金属含量：铜98.22％、铝0.68％、镍0.32％、钴0.51％；金属铝中各金属含量：铜4.86％、铝90.93％、镍0.82％、钴1.33％；电池粉浆料杂质含量检测：铜1.05％、铝0.84％、镍15.22％、钴21.08％。隔膜纸、金属铜及金属铝可直接售出，电池粉浆料湿法浸出回收有价金属。金属铜与金属铝的分离率92.3％。
实施例2
一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，包括以下步骤：
(1)取金属含量为铜13.72％、铝8.86％、镍5.84％、钴7.92％的废旧隔膜纸，投入剪切式破碎机中进行破碎，破碎成大小为3mmx3mm的规则形状，再投入气流速度为2.2m/s的旋风分离器内，进行气流分选，分选得轻料、铜铝混合料；
(2)将铜铝混合料投入转子转速为40Hz、皮带转速为12Hz的涡电流分选机进行分选，得到金属铜和金属铝；
(3)将轻料投入搅拌速度为400r/min、刮板速度为60r/min的浮选机内进行分选，得到隔膜纸和电池粉料；
(4)将电池粉料制浆，再将电池粉制成浆料后加入硫酸中进行酸洗，再加入双氧水进行还原浸出，调节pH至1.5，得到浸出液，将隔膜纸用1.0mol/L的稀硫酸进行酸洗，隔膜纸和酸洗液的质量比为1:10，转速300r/min，酸洗的时间为20min，用80目直线筛过滤，用转速为5000r/min的卧式螺旋卸料离心机甩干，即得隔膜纸。
经上述步骤处理得到隔膜纸、金属铜、金属铝及电池粉浆料，其中隔膜纸中各金属含量：铜0.11％、铝0.22％、镍0.12％、钴0.13％；金属铜中各金属含量：铜98.26％、铝0.78％、镍0.36％、钴0.41％；金属铝中各金属含量：铜3.86％、铝92.93％、镍0.82％、钴1.23％；电池粉浆料杂质含量检测：铜1.15％、铝0.74％、镍16.21％、钴20.32％。隔膜纸、金属铜及金属铝可直接售出，电池粉浆料湿法浸出回收有价金属。金属铜与金属铝的分离率94.3％。
实施例3
一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，包括以下步骤：
(1)取金属含量为铜9.72％、铝10.86％、镍6.84％、钴6.92％的废旧隔膜纸，投入剪切式破碎机中进行破碎，破碎成大小为3mmx3mm的规则形状，再投入气流速度为2.8m/s的旋风分离器内，进行气流分选，分选得轻料、铜铝混合料；
(2)将铜铝混合料投入转子转速为40Hz、皮带转速为12Hz的涡电流分选机进行分选，得到金属铜和金属铝；
(3)将轻料投入搅拌速度为400r/min、刮板速度为70r/min的浮选机内进行分选，得到隔膜纸和电池粉料；
(4)将电池粉料制浆，再将电池粉制成浆料后加入硫酸中进行酸洗，再加入双氧水进行还原浸出，调节pH至1.5，得到浸出液，将隔膜纸用1.5mol/L的稀硫酸进行酸洗，隔膜纸和酸洗液的质量比为1:5，转速300r/min，酸洗的时间为30min，用100目直线筛过滤，用转速为4000r/min的卧式螺旋卸料离心机甩干，即得隔膜纸。
经上述步骤处理得到隔膜纸、金属铜、金属铝及电池粉浆料，其中隔膜纸中各金属含量：铜0.11％、铝0.32％、镍0.12％、钴0.08％；金属铜中各金属含量：铜98.66％、铝0.68％、镍0.46％、钴0.39％；金属铝中各金属含量：铜3.46％、铝93.13％、镍0.62％、钴0.73％；电池粉浆料杂质含量检测：铜0.98％、铝0.76％、镍16.02％、钴20.58％。隔膜纸、金属铜及金属铝可直接售出，电池粉浆料湿法浸出回收有价金属。金属铜与金属铝的分离率94.83％。
实施例1处理后的隔膜纸、金属铜、金属铝及电池粉浆料中的各金属含量结果如表1所示：
表1
铜(％) 铝(％) 镍(％) 钴(％)
隔膜纸 0.12 0.26 0.14 0.23
金属铜 98.22 0.68 0.32 0.51
金属铝 4.86 90.93 0.82 1.33
电池粉浆料 1.05 0.84 15.22 21.08
实施例2处理后的隔膜纸、金属铜、金属铝及电池粉浆料中的各金属含量结果如表2所示：
表2
铜(％) 铝(％) 镍(％) 钴(％)
隔膜纸 0.11 0.22 0.12 0.13
金属铜 98.26 0.78 0.36 0.41
金属铝 4.86 92.93 0.82 1.23
电池粉浆料 1.15 0.74 16.21 20.32
实施例3处理后的隔膜纸、金属铜、金属铝及电池粉浆料中的各金属含量结果如表3所示：
表3
铜(％) 铝(％) 镍(％) 钴(％)
隔膜纸 0.11 0.32 0.12 0.08
金属铜 98.66 0.68 0.46 0.39
金属铝 3.46 93.13 0.62 0.73
电池粉浆料 0.98 0.76 16.02 20.58
从表1-3中可得，采用本发明的方法处理后的隔膜纸中的有价金属含量很少，可用于塑料的造粒，而目前的隔膜纸的处理方式都是通过焚烧，浪费资源和污染环境，并且金属铜的回收率可达98.2％以上，金属铝的回收率可达90.9％以上，而电池粉浆料可通过湿法浸出回收其中的镍钴锰可再次用于电池正极材料的制备。
以上对本发明提供的一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种处理废旧锂电池隔膜纸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废旧隔膜纸进行剪切破碎，再进行气流分选，得到轻料和铜铝混合料；
(2)将轻料投入浮选机中进行分选，得到隔膜纸和电池粉料；
(3)将电池粉料制浆，再进行湿法浸出，将隔膜纸进行酸洗，再过滤，甩干，得到隔膜纸；步骤(1)中，还包括将所述铜铝混合料投入涡电流分选机中进行分选，得到金属铜和金属铝；所述涡电流分选机的转子转速为20-40Hz，皮带转速为10-15Hz；步骤(3)中，所述湿法浸出的具体操作步骤为：将电池粉制成浆料后，加入酸洗液中进行酸洗，再加入还原剂进行还原浸出，调节pH至酸性，得到浸出液，步骤(3)中，所述酸洗使用的酸洗液为0.5-1.5mol/L的硫酸；步骤(3)中，所述酸洗的转速为200-400r/min，酸洗的时间为10-30min，步骤(3)中，所述将隔膜纸进行酸洗的过程中，隔膜纸和酸洗液的质量比为1：(5-10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述气流分选的速率为2-3m/s。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述浮选机的搅拌速度为200-400r/min，浮选机的刮板速度为40-80r/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸洗液为硫酸；所述还原剂为双氧水或亚硫酸钠中的一种；所述调pH至酸性是将pH调至1.5-2.0。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述过滤的过程使用的滤网的目数为60-100目；所述甩干的过程使用离心机，所述离心机的转速为4000-5000r/min。
6.权利要求1-5任一项所述的方法在处理废旧电池隔膜纸中的应用。
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