CN218115026U - 一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，属于废旧电池回收技术领域。本实用新型的该系统包括粗制磷酸锂制备模块以及电池级碳酸锂制备模块，粗制磷酸锂制备模块由贫锂磷酸浸出液收集池、加热器、电池金属浸出反应釜、1#离心机、草酸共沉反应釜、2#离心机、富锂磷酸浸出液收集池、粗制磷酸锂反应釜、3#离心机以及1#水处理设备组成，电池级碳酸锂制备模块由锂/磷分离反应釜、4#离心机、提纯反应釜、5#离心机、沉锂反应釜、6#离心机、清洗烘干装置以及2#水处理设备组成。本实用新型旨在提供一种效率高、试剂消耗量小的三元锂电池回收系统，并且最终产物可用于制备二次锂电池。
Description
技术领域
本实用新型涉及废旧电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统。
背景技术
随着新能源汽车行业的迅猛发展，动力锂离子电池需求量与日俱增，同时大量新能源汽车处在逐步退役阶段，预计到2030年，全球退役动力锂离子电池可达1.1×107t，由于废旧锂离子电池兼具环境危害性和资源性，因此亟需对其进行资源化回收利用。回收工艺主要可分为火法冶炼、湿法冶炼，在全球“减碳”背景下，高能耗的火法冶炼正在逐步淘汰，更为灵活、回收率高、低能耗的湿法冶炼技术大放光彩。湿法冶炼技术主要有物理法、化学法和生物法，通常物理法作为电池预处理方法对其进行拆解、分离，化学法及生物法主要用于将电池材料中的有价重金属提炼出来。但是目前社会上主要是针对附加值更高的镍、钴、锰分离提纯方面研究较多，对含量较少、价值相对较低的锂回收提纯方面研究较少，矿石资源开采条件限制以及盐湖锂资源的季节性变化导致我国电池生产厂商重度依赖进口锂原料进行加工，因此，废旧电池循环利用锂资源将为国内外锂产业健康发展提供有力条件。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统。根据本实用新型的废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，通过引入电池级碳酸锂制备系统，进一步生产出高价值产物；同时引入磷酸回收体系，降低有价金属回收成本，本实用新型采用的技术方案如下：
根据本实用新型的一个方面，提供了一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，包括粗制磷酸锂制备模块和电池级碳酸锂制备模块，所述粗制磷酸锂制备模块与所述电池级碳酸锂制备模块连接；
所述粗制磷酸锂制备模块包括贫锂磷酸浸出液收集池、加热器、电池金属浸出反应釜、1#离心机、草酸共沉反应釜、2#离心机、富锂磷酸浸出液收集池、粗制磷酸锂反应釜、3#离心机以及1#水处理设备；
电池级碳酸锂制备模块包括锂/磷分离反应釜、4#离心机、提纯反应釜、5#离心机、沉锂反应釜、6#离心机、清洗烘干装置以及2#水处理设备。
优选的，所述贫锂磷酸浸出液收集池进口与2#离心机出液口连接，所述贫锂磷酸浸出液收集池出口与加热器进液口连接，所述加热器出液口与电池金属浸出反应釜连接，所述电池金属浸出反应釜出料口与1#离心机进料口连接，所述1#离心机出液口与草酸共沉反应釜进料口连接，所述草酸共沉反应釜出料口与2#离心机连接，所述2#离心机出液口分别与贫锂磷酸浸出液收集池进液口、富锂磷酸浸出液收集池进液口连接，所述富锂磷酸浸出液收集池出液口与粗制磷酸锂反应釜进料口连接，所述粗制磷酸锂反应釜与3#离心机进料口连接，所述3#离心机出液口与1#水处理设备连接。
优选的，所述锂/磷分离反应釜进料口与3#离心机连接，所述锂/磷分离反应釜出料口与4#离心机进料口连接，所述4#离心机出液口与提纯反应釜进料口连接，所述提纯反应釜出料口与5#离心机进料口通过管路连接，所述5#离心机出液口与沉锂反应釜进料口连接，所述沉锂反应釜出料口与6#离心机进料口连接，所述6#离心机出液口与2#水处理设备连接，所述6#离心机出料口与清洗烘干装置连接。
优选的，所述的加热器为液体加热器。
优选的，所述的电池金属浸出反应釜外壁设有保温层，其内部安装有温度传感器。
优选的，所述的沉锂反应釜安装有夹套式加热器。
本实用新型采用的上述技术方案，具有如下显著效果：
(1)本实用新型的系统引入电池级碳酸锂制备系统，进一步生产出高价值产物；同时引入磷酸回收体系，降低有价金属回收成本；
(2)工艺简单，最终锂产品纯度高，可直接用于电池生产；
(3)回收效率高，以磷酸及双氧水作为氧化还原条件，可使电池正极中有价重金属有效溶出；
(4)回收成本更低，主要浸提剂可在工艺中循环利用。
附图说明
图1是本实用新型的系统流程示意图。
贫锂磷酸浸出液收集池101；加热器102；电池金属浸出反应釜103；1#离心机104；草酸共沉反应釜105；2#离心机106；富锂磷酸浸出液收集池107；粗制磷酸锂反应釜108；3#离心机109；1#水处理设备110；锂/磷分离反应釜201；4#离心机202；提纯反应釜203；5#离心机204；沉锂反应釜205；6#离心机206；清洗烘干装置207；2#水处理设备208。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
如图1所示，根据本实用新型的一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，该系统包括粗制磷酸锂制备模块以及电池级碳酸锂制备模块。粗制磷酸锂制备模块包括贫锂磷酸浸出液收集池101；加热器102；电池金属浸出反应釜103；1#离心机104；草酸共沉反应釜105；2#离心机106；富锂磷酸浸出液收集池107；粗制磷酸锂反应釜108；3#离心机109和1#水处理设备110；电池级碳酸锂制备模块包括锂/磷分离反应釜201；4#离心机202；提纯反应釜203；5#离心机204；沉锂反应釜205；6#离心机206；清洗烘干装置207；2#水处理设备208。
粗制磷酸锂制备模块使用时，贫锂磷酸浸出液收集池101通过管道及输送泵将贫锂磷酸浸出液泵送至加热器102将其加热至65℃，然后由管道将热的浸出液输送至电池金属浸出反应釜103，同时加入经过预处理后的三元锂电池正极材料、3～4％的H2O2溶液，以45～55r/min转速下搅拌反应60min；再通过管道及输送泵将残渣及浸出液泵送至1#离心机104中将不能浸出的残渣分离，浸出液由管道及输送泵将其泵送至草酸共沉反应釜105中，同时加入草酸溶液持续搅拌20min，再通过管道及输送泵将沉淀及浸出液泵送至2#离心机106中分离出镍钴锰沉淀物，再通过管道及输送泵将分离液输送至贫锂磷酸浸出液收集池101进行回用，回用5～10次后泵送至富锂磷酸浸出液收集池107，再通过管道及输送泵将富锂磷酸浸出液泵送至粗制磷酸锂反应釜108，同时投加NaOH调节pH至7～9左右，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至3#离心机109将粗制磷酸锂分离出来，废液通过管道及输送泵泵送至1#水处理设备110，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
电池级碳酸锂制备模块使用时，将粗制磷酸锂制备模块产生的粗制磷酸锂投加至锂/磷分离反应釜201，也即，3#离心机的出料口与锂/磷分离反应釜连接，加入pH为3～4稀盐酸溶液以45～55r/min转速下搅拌反应10min，再投加CaCl2溶液继续搅拌反应30min，然后通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至4#离心机202，分离出CaHPO4沉淀，滤液通过管道及输送泵泵至提纯反应釜203，同时投加NaOH溶液调节溶液pH至11～12去除溶液中杂质，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至5#离心机204分离出杂质，滤液通过管道及输送泵泵送至沉锂反应釜205，同时投加精制Na2CO3溶液，在90℃温度、45～55r/min转速下搅拌反应30min，最后立即通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至6号离心机206进行固液分离，此时分离出的碳酸锂晶体经清洗烘干装置207处理后即为电池级碳酸锂产品，废液通过管道及输送泵泵送至2#水处理设备208，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
实施例1
本示例处理某新能源车废旧三元锂电池正极材料的具体过程如下：
1、粗制磷酸锂制备
贫锂磷酸浸出液收集池通过管道及输送泵将贫锂磷酸浸出液泵送至加热器将其加热至65℃，然后由管道将热的浸出液输送至电池金属浸出反应釜，同时加入经过预处理后的三元锂电池正极材料、4％的H2O2溶液，以45r/min转速下搅拌反应60min；再通过管道及输送泵将残渣及浸出液泵送至1#离心机中将不能浸出的残渣分离，浸出液由管道及输送泵将其泵送至草酸共沉反应釜中，同时加入草酸溶液持续搅拌20min，再通过管道及输送泵将沉淀及浸出液泵送至2#离心机中分离出镍钴锰沉淀物，再通过管道及输送泵将分离液输送至贫锂磷酸浸出液收集池进行回用，回用10次后泵送至富锂磷酸浸出液收集池，再通过管道及输送泵将富锂磷酸浸出液泵送至粗制磷酸锂反应釜，同时投加NaOH调节pH至8左右，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至3#离心机将粗制磷酸锂分离出来，废液通过管道及输送泵泵送至1#水处理设备，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
2、电池级碳酸锂制备
将粗制磷酸锂制备系统产生的粗制磷酸锂投加至锂/磷分离反应釜，加入pH为3稀盐酸溶液以45r/min转速下搅拌反应10min，再投加CaCl2溶液继续搅拌反应30min，然后通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至4#离心机，分离出CaHPO4沉淀，滤液通过管道及输送泵泵至提纯反应釜，同时投加NaOH溶液调节溶液pH至11去除溶液中杂质，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至5#离心机分离出杂质，滤液通过管道及输送泵泵送至沉锂反应釜，同时投加精制Na2CO3溶液，在90℃温度、45r/min转速下搅拌反应30min，最后立即通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至6号离心机进行固液分离，此时分离出的碳酸锂晶体经清洗烘干装置处理后即为电池级碳酸锂产品，废液通过管道及输送泵泵送至2#水处理设备，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
实施例2
本示例处理某电动自行车废旧三元锂电池正极材料的具体过程如下：
1、粗制磷酸锂制备
贫锂磷酸浸出液收集池通过管道及输送泵将贫锂磷酸浸出液泵送至加热器将其加热至65℃，然后由管道将热的浸出液输送至电池金属浸出反应釜，同时加入经过预处理后的三元锂电池正极材料、4％的H2O2溶液，以50r/min转速下搅拌反应60min；再通过管道及输送泵将残渣及浸出液泵送至1#离心机中将不能浸出的残渣分离，浸出液由管道及输送泵将其泵送至草酸共沉反应釜中，同时加入草酸溶液持续搅拌20min，再通过管道及输送泵将沉淀及浸出液泵送至2#离心机中分离出镍钴锰沉淀物，再通过管道及输送泵将分离液输送至贫锂磷酸浸出液收集池进行回用，回用10次后泵送至富锂磷酸浸出液收集池，再通过管道及输送泵将富锂磷酸浸出液泵送至粗制磷酸锂反应釜，同时投加NaOH调节pH至8左右，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至3#离心机将粗制磷酸锂分离出来，废液通过管道及输送泵泵送至1#水处理设备，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
2、电池级碳酸锂制备
将粗制磷酸锂制备系统产生的粗制磷酸锂投加至锂/磷分离反应釜，加入pH为3稀盐酸溶液以50r/min转速下搅拌反应10min，再投加CaCl2溶液继续搅拌反应30min，然后通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至4#离心机，分离出CaHPO4沉淀，滤液通过管道及输送泵泵至提纯反应釜，同时投加NaOH溶液调节溶液pH至11去除溶液中杂质，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至5#离心机分离出杂质，滤液通过管道及输送泵泵送至沉锂反应釜，同时投加精制Na2CO3溶液，在90℃温度、45r/min转速下搅拌反应30min，最后立即通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至6号离心机进行固液分离，此时分离出的碳酸锂晶体经清洗烘干装置处理后即为电池级碳酸锂产品，废液通过管道及输送泵泵送至2#水处理设备，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
实施例3
本示例处理某手机废旧三元锂电池正极材料的具体过程如下：
1、粗制磷酸锂制备
贫锂磷酸浸出液收集池通过管道及输送泵将贫锂磷酸浸出液泵送至加热器将其加热至65℃，然后由管道将热的浸出液输送至电池金属浸出反应釜，同时加入经过预处理后的三元锂电池正极材料、4％的H2O2溶液，以45r/min转速下搅拌反应60min；再通过管道及输送泵将残渣及浸出液泵送至1#离心机中将不能浸出的残渣分离，浸出液由管道及输送泵将其泵送至草酸共沉反应釜中，同时加入草酸溶液持续搅拌20min，再通过管道及输送泵将沉淀及浸出液泵送至2#离心机中分离出镍钴锰沉淀物，再通过管道及输送泵将分离液输送至贫锂磷酸浸出液收集池进行回用，回用10次后泵送至富锂磷酸浸出液收集池，再通过管道及输送泵将富锂磷酸浸出液泵送至粗制磷酸锂反应釜，同时投加NaOH调节pH至9左右，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至3#离心机将粗制磷酸锂分离出来，废液通过管道及输送泵泵送至1#水处理设备，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
2、电池级碳酸锂制备
将粗制磷酸锂制备系统产生的粗制磷酸锂投加至锂/磷分离反应釜，加入pH为4稀盐酸溶液以45r/min转速下搅拌反应10min，再投加CaCl2溶液继续搅拌反应30min，然后通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至4#离心机，分离出CaHPO4沉淀，滤液通过管道及输送泵泵至提纯反应釜，同时投加NaOH溶液调节溶液pH至12去除溶液中杂质，再通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至5#离心机分离出杂质，滤液通过管道及输送泵泵送至沉锂反应釜，同时投加精制Na2CO3溶液，在90℃温度、45r/min转速下搅拌反应30min，最后立即通过管道及输送泵将沉淀物及反应液泵送至6号离心机进行固液分离，此时分离出的碳酸锂晶体经清洗烘干装置处理后即为电池级碳酸锂产品，废液通过管道及输送泵泵送至2#水处理设备，处理达到回用标准后作为本系统工艺用水回用。
各示例制备得到的电池级碳酸锂化与行业标准YS/T 582—2013《电池级碳酸锂》化学成分对比如下表1所示。
表1各示例制备得到的电池级碳酸锂化与行业标准YS/T 582—2013《电池级碳酸锂》化学成分对比表
从上述表1可以看出，三个示例回收的不同三元锂电池，通过本实用新型使用，最终制备成电池级碳酸锂中各项指标达到行业标准YS/T 582—2013《电池级碳酸锂》要求。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，其特征在于：包括粗制磷酸锂制备模块和电池级碳酸锂制备模块，所述粗制磷酸锂制备模块与所述电池级碳酸锂制备模块连接；
所述粗制磷酸锂制备模块包括贫锂磷酸浸出液收集池、加热器、电池金属浸出反应釜、1#离心机、草酸共沉反应釜、2#离心机、富锂磷酸浸出液收集池、粗制磷酸锂反应釜、3#离心机以及1#水处理设备；
电池级碳酸锂制备模块包括锂/磷分离反应釜、4#离心机、提纯反应釜、5#离心机、沉锂反应釜、6#离心机、清洗烘干装置以及2#水处理设备。
2.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，其特征在于：所述贫锂磷酸浸出液收集池进口与2#离心机出液口连接，所述贫锂磷酸浸出液收集池出口与加热器进液口连接，所述加热器出液口与电池金属浸出反应釜连接，所述电池金属浸出反应釜出料口与1#离心机进料口连接，所述1#离心机出液口与草酸共沉反应釜进料口连接，所述草酸共沉反应釜出料口与2#离心机连接，所述2#离心机出液口分别与贫锂磷酸浸出液收集池进液口、富锂磷酸浸出液收集池进液口连接，所述富锂磷酸浸出液收集池出液口与粗制磷酸锂反应釜进料口连接，所述粗制磷酸锂反应釜与3#离心机进料口连接，所述3#离心机出液口与1#水处理设备连接。
3.根据权利要求2所述的一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，其特征在于：所述锂/磷分离反应釜进料口与3#离心机连接，所述锂/磷分离反应釜出料口与4#离心机进料口连接，所述4#离心机出液口与提纯反应釜进料口连接，所述提纯反应釜出料口与5#离心机进料口通过管路连接，所述5#离心机出液口与沉锂反应釜进料口连接，所述沉锂反应釜出料口与6#离心机进料口连接，所述6#离心机出液口与2#水处理设备连接，所述6#离心机出料口与清洗烘干装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，其特征在于：所述的加热器为液体加热器。
5.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，其特征在于：所述的电池金属浸出反应釜外壁设有保温层，其内部安装有温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池湿法回收锂的系统，其特征在于：所述的沉锂反应釜安装有夹套式加热器。
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|---|---|---|---|
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