DE112021006198T5

DE112021006198T5 - Verfahren zum Rückgewinnen von Aluminiumrückstand mit kontrollierter Partikelgröße und Anwendung davon

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Publication number: DE112021006198T5
Application number: DE112021006198.4T
Authority: DE
Inventors: Haijun YU; Yingsheng Zhong; Yinghao Xie; Changdong LI; Xuemei Zhang
Original assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd; Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd; Hunan Brunp Vehicles Recycling Co Ltd
Current assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd; Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd; Hunan Brunp Vehicles Recycling Co Ltd
Priority date: 2021-04-07
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2023-09-14
Also published as: ES2957140A2; CN113249575B; GB202315162D0; CN113249575A; HUP2200264A2; GB2620313A; US20240021902A1; WO2022213677A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet des Betterierecyclings und offenbart ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße und eine Anwendung davon. Das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte: Zerkleinern und Sieben einer positiven Elektrodenfolie einer Altbatterie, danach Zerkleinern bei -198 °C bis -196 °C unter Zugabe von flüssigem Stickstoff, um ein granulares Material zu erhalten; Rösten, Kühlen und Zerkleinern des granularen Materials, Hinzugeben von Wasser, Schütteln, Absetzen in Schichten und Trennen der Schichten, um eine aktive Positivelektrodenpulverschicht, eine Übergangsschicht und eine Aluminiumrestpartikelschicht zu erhalten; und Schütteln der Aluminiumrestpartikelschicht und der Übergangsschicht ein zweites Mal, Absetzen in Schichten und Sammeln von Aluminiumrestpartikeln und einem aktiven Positivelektrodenpulver. In der vorliegenden Offenbarung, wenn flüssiger Stickstoff zugesetzt wird, um eine Feinzerkleinerung bei niedriger Temperatur durchzuführen, wird die Bindungsleistung eines Bindemittels reduziert und die aktiven Positivelektrodensubstanzen und das Bindemittel befinden sich in einem spröden Zustand und sind leicht zerbrechlich, aber der Aluminiumrückstand weist noch eine gewisse Härte auf. Unterschiedliche Versprödungstemperaturen verschiedener Materialien ermöglichen eine selektive Zerkleinerung bei niedriger Temperatur. Aktive Positivelektrodenpartikel, Bindemittelpartikel und Aluminiumrestpartikel, die nach dem Zerkleinern erhalten wurden, weisen jeweils einen engen Partikelgrößenbereich auf, was die Voraussetzungen für eine nachfolgende Trennung und Rückgewinnung gibt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet des Betterierecyclings und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße und eine Anwendung davon.
STAND DER TECHNIK
Abfälle von positiven Batterieelektrodenfolien beinhalten Stromkollektoren auf Aluminiumbasis, aktive Substanzen wie Lithiumeisenphosphat (LFP, LiFePO₄) und Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (LNMCO, LiNi_xCo_yMn_i-x-yO₂, wobei x + y = 1, 0 < x < 1, 0 < y < 1), Bindemittel, leitfähige Additiva usw., wobei Ni, Mn, Co, Li, Al usw. Metalle mit einem möglichen Recyclingwert sind.
Derzeit beinhaltet das Recycling von Abfällen von positiven Batterieelektrodenfolien hauptsächlich: Unterziehen der Positivelektrodenfolienabfälle einer Reihe von Verarbeitungsvorgängen wie grobes Zerkleinern, physisches Sieben und feines Zerkleinern, um ein granulares Material aus den Positivelektrodenfolienabfällen zu erhalten; und Unterziehen des granularen Materials einer Säureextraktion, Alkaliextraktion und einer Rückgewinnung von wertvollem Metall. Die Positivelektrodenfolienabfallpartikel beinhalten jedoch eine kleine Menge an Aluminiumrestpartikeln und anderen Verunreinigungspartikeln, die eine kleine Partikelgröße aufweisen, und das Mischen der Verunreinigungspartikel mit aktiven Substanz- und Bindemittelpartikeln von Positivelektrodenfolienabfällen führt zu großen Schwierigkeiten beim Recycling. Deshalb sollte eine Rückgewinnungsrate von Aluminiumrestpartikeln in Positivelektrodenfolienabfallpartikel soweit wie möglich erhöht werden, um die Erzeugung von brennbarem und explosivem Wasserstoff aus Aluminium in einem nachfolgenden Rückgewinnungsprozess von wertvollen Metallen zu reduzieren und die Reinheit der rückgewonnenen Metalle wie Ni, Co und Li und die Sicherheit während der Extrahierung zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung soll mindestens eine der im Stand der Technik bestehenden Aufgaben lösen. Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße sowie eine Anwendung davon bereit. In der vorliegenden Offenbarung, wenn die Feinzerkleinerung bei niedriger Temperatur durchgeführt wird, wird die Bindungsleistung eines Bindemittels wesentlich reduziert und die aktiven Positivelektrodensubstanzen und das Bindemittel befinden sich in einem spröden Zustand und sind leicht zerbrechlich, aber der Aluminiumrückstand weist noch eine gewisse Härte auf. Unterschiedliche Versprödungstemperaturen verschiedener Materialien ermöglichen eine selektive Zerkleinerung bei niedriger Temperatur. Aktive Positivelektrodenpartikel, Bindemittelpartikel und Aluminiumrestpartikel, die nach dem Zerkleinern erhalten werden, weisen jeweils einen engen Partikelgrößenbereich auf, was die Rückgewinnungsrate des Aluminiumrückstands in den Positivelektrodenfolienabfallpartikeln und die Sicherheit während des Rückgewinnungsprozesses von Metallen aus dem Positivelektrodenabfallpulver verbessert.
Um die obige Aufgabe zu lösen, wendet die vorliegende Offenbarung die folgenden technischen Lösungen an:
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße bereit, das die folgenden Schritte beinhaltet:

(1) Rückgewinnen, Zerkleinern und Sieben einer positiven Elektrodenfolie einer Altbatterie, danach Zerkleinern bei -198 °C bis -196 °C unter Zugabe von flüssigem Stickstoff, um ein granulares Material zu erhalten;
(2) Rösten des granularen Materials und Sammeln eines gasförmigen Bindemittels, das aus dem Rösten mit einer alkalischen Lösung hergestellt wurde; und Kühlen und Mahlen eines Rückstands, um ein Positivelektrodenfolienabfallpulver zu erhalten;
(3) Hinzugeben von Wasser zum Positivelektrodenfolienabfallpulver, Schütteln, Absetzen in Schichten und Trennen der Schichten, um eine aktive Positivelektrodenpulverschicht, eine Übergangsschicht und eine Aluminiumrestpartikelschicht zu erhalten; und
(4) Schütteln der Aluminiumrestpartikelschicht und der Übergangsschicht ein zweites Mal, Absetzen in Schichten und Sammeln von Aluminiumrestpartikeln und einem aktiven Positivelektrodenpulver.

Vorzugsweise kann das granulare Material in Schritt (1) eine Partikelgröße von 0,01 µm bis 500 µm aufweisen.
Vorzugsweise kann der flüssige Stickstoff in Schritt (1) in einer Menge von 5 % bis 30 % einer Masse der positiven Elektrodenfolie der Altbatterie zugesetzt werden.
Vorzugsweise kann das Rösten in Schritt (2) in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden; und noch bevorzugter kann ein inertes Gas der Inertgasatmosphäre entweder He oder Ne oder Ar sein.
Vorzugsweise kann das Rösten in Schritt (2) bei 350 °C bis 500 °C für 30 min bis 60 min durchgeführt werden.
Vorzugsweise kann eine Heizrate für das Rösten in Schritt (2) auf 10 °C/min bis 20 °C/min geregelt werden; und noch bevorzugter kann die Heizrate für das Rösten auf 10 °C/min bis 15 °C/min geregelt werden.
Vorzugsweise ist die alkalische Lösung in Schritt (2) mindestens entweder Mg(OH)₂ und/oder NaOH und/oder Ca(OH)₂.
Vorzugsweise kann das gasförmige Bindemittel in Schritt (2) Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) sein.
Vorzugsweise kann eine zum Mahlen verwendete Mühle in Schritt (2) eine Verarbeitungskapazität von <100 kg/h und eine Drehzahl von 120 U/min bis 180 U/min aufweisen.
Vorzugsweise kann ein beim Schütteln verwendeter Schüttler in den Schritten (3) und (4) eine Schüttelfrequenz von 5 Hz bis 20 Hz und eine Schüttelamplitude von 0,5 cm bis 2 cm aufweisen, und das Schütteln kann für 5 Minuten bis 10 Minuten durchgeführt werden.
Vorzugsweise kann das Positivelektrodenfolienabfallpulver während des Schüttelns in den Schritten (3) und (4) in Wasser in einem Behälter eingetaucht gehalten werden.
Vorzugsweise kann das Wasser in den Schritten (3) und (4) entionisiertes Wasser sein.
Vorzugsweise können die Schritte (3) und (4) 1- bis 10-mal wiederholt werden, bis die Aluminiumrestpartikel und das aktive Positivelektrodenpulver in den Partikeln vollständig getrennt und gesammelt wurden.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch eine Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens zur Rückgewinnung von wertvollem Metall bereit.
Prinzip der vorliegenden Offenbarung:

In der vorliegenden Offenbarung weisen Aluminiumrestpartikelverunreinigungen in einem granularen Positivelektrodenfolienabfallmaterial bei niedriger Temperatur (-196 °C) oder hoher Temperatur (350 °C bis 500 °C) weiterhin etwas Dehnfestigkeit und Härte auf, während aktive Positivelektrodensubstanzen in Positivelektrodenabfallpartikeln lose werden und sehr geringe Haftung aufweisen, nachdem sie mit niedriger oder hoher Temperatur behandelt wurden. Aktive Positivelektrodensubstanzpartikel, Bindemittelpartikel und Aluminiumrestpartikel, die nach feinem Zerkleinern bei niedriger Temperatur erhalten wurden, weisen jeweils einen engen Partikelgrößenbereich auf, was die Voraussetzungen für eine nachfolgende Trennung und Rückgewinnung gibt. Während eines Erwärmungsprozesses wird das Bindemittel in gasförmige Form verdampft und rückgewonnen, und ein Rückstand wird danach gekühlt und durch eine Mühle bei angemessenem Druck gemahlen, wobei aktive Positivelektrodenpartikel leicht in ein aktives Positivelektrodenpulver mit kleinerer Partikelgröße gemahlen werden, aber die Partikelgröße der meisten Aluminiumrestpartikel bleibt unverändert. Der Paranuss-Effekt wird verwendet: Während eines Schüttelprozesses sickern kleine Partikel allmählich durch Lücken zwischen großen Partikeln in einen unteren Teil, sodass die kleinen Partikel leicht eine untere Schicht unter den großen Partikeln füllen und sich die großen Partikel in einer oberen Schicht ansammeln. Wenn das aktive Positivelektrodenpulver und Aluminiumrestpartikel mit unterschiedlichen Partikelgrößen im Behälter mit einer bestimmten Schüttelfrequenz geschüttelt werden, schweben die Aluminiumrestpartikel mit einer großen Partikelgröße in einer Oberflächenschicht und das aktive Positivelektrodenfolienpulver sinkt zu einer unteren Schicht; und danach werden granulare Positivelektrodenfolienmaterialien in den mittleren und oberen Schichten gesammelt und ein zweites Mal geschüttelt, um den Aluminiumrückstand und das aktive Positivelektrodenpulver zu sammeln, wodurch das aktive Positivelektrodenpulver und der grobkörnige Aluminiumrückstand im granularen Positivelektrodenfolienabfallmaterial wirksam getrennt und gesammelt werden.

Im Vergleich zum Stand der Technik weist die vorliegende Offenbarung die folgenden vorteilhaften Wirkungen auf.

1. In der vorliegenden Offenbarung, wenn die Feinzerkleinerung bei niedriger Temperatur durchgeführt wird, wird die Bindungsleistung eines Bindemittels wesentlich reduziert und die aktiven Positivelektrodensubstanzen und das Bindemittel befinden sich in einem spröden Zustand und sind leicht zerbrechlich, aber der Aluminiumrückstand weist noch eine gewisse Härte auf. Unterschiedliche Versprödungstemperaturen verschiedener Materialien ermöglichen eine selektive Zerkleinerung bei niedriger Temperatur. Aktive Positivelektrodenpartikel, Bindemittelpartikel und Aluminiumrestpartikel, die nach dem Zerkleinern erhalten wurden, weisen jeweils einen engen Partikelgrößenbereich auf, was die Voraussetzungen für eine nachfolgende Trennung und Rückgewinnung gibt.
2. Während des Hochtemperatur-Röstprozesses der vorliegenden Offenbarung wird das erzeugte gasförmige Bindemittel durch die alkalische Lösung adsorbiert, was nicht nur das Recycling des Bindemittels erreichen kann, sondern auch das Bindemittel in den Positivelektrodenfolienabfallpartikeln sofort entfernen kann, um eine Störung des Bindemittels von nachfolgenden Wiederherstellungsprozessen zu vermeiden.
3. In der vorliegenden Offenbarung werden die aktiven Positivelektrodenpartikel nach dem Hochtemperaturrösten leicht zu einem aktiven Positivelektrodenpulver vermahlen und die Partikelgröße der meisten Aluminiumrestpartikel bleibt unverändert; und danach wird der Paranuss-Effekt verwendet, um eine Aluminiumrestpartikelschicht und eine aktive Positivelektrodenpulverschicht durch zweimaliges Schütteln und Schichtenbildung genau zu trennen und rückzugewinnen, was das Sieben mit einem Maschensieb und die Aufnahme von Aluminiumrestpartikeln in dem aktiven Positivelektrodenpulver vermeidet, das nach dem Sieben erhalten wurde, wodurch die Trennungs- und Rückgewinnungseffizienz verbessert wird.
4. In der vorliegenden Offenbarung wird beim ersten Schütteln und beim zweiten Schütteln entionisiertes Wasser in den Behälter hauptsächlich aus den folgenden Gründen zugesetzt: Das Wasser weist eine bestimmte Auftriebskraft auf, die teilweise die Schwerkraft auf das aktive Positivelektrodenpulver und die Aluminiumrestpartikel kompensieren kann, wodurch die Sickerströmung zwischen den zwei Partikeln beschleunigt wird. Das Zusetzen von Wasser kann die Erzeugung von Staub im Behälter während des Schüttelns vermeiden, sodass es keine negativen Folgen wie Staubdiffusion und Staubexplosion gibt.
5. In der vorliegenden Offenbarung können die Schüttelfrequenz, die Schüttelamplitude und die Schüttelzeit des beim ersten Schütteln und zweiten Schütteln verwendeten Schüttlers und das Füllvolumen des Materials im Behälter und das Volumen des beim ersten Schütteln zugesetzten entionisierten Wassers als feste Werte festgelegt werden, sodass eine Dicke einer Kontaktschicht zwischen der Aluminiumrestpartikelschicht und der aktiven Positivelektrodenpulverschicht im Behälter nach dem ersten Schütteln und eine Dicke einer kritischen Schicht zwischen der Aluminiumrestpartikelschicht und der aktiven Positivelektrodenpulverschicht nach dem zweiten Schütteln alle feste Werte sind, was die erneute Ermittlung der Schichtdicke vermeidet, wenn die Schritte (4) bis (5) wiederholt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit einer kontrollierten Partikelgröße nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Konzepte und technischen Wirkungen der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden in Verbindung mit Beispielen klar und vollständig beschrieben, sodass die Ziele, Merkmale und Wirkungen der vorliegenden Offenbarung vollständig verstanden werden können. Offensichtlich sind die beschriebenen Beispiele lediglich ein Teil und nicht alle der Beispiele der vorliegenden Erfindung. Alle anderen Beispiele, die von Fachleuten auf Grundlage der Beispiele der vorliegenden Offenbarung ohne kreativen Aufwand erhalten werden, sollen in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
Beispiel 1
Ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße wurde bereitgestellt, das die folgenden spezifischen Schritte beinhaltet:

(1) Herstellung von Positivelektrodenfolienabfallpartikeln: Ein in einem Energiebatterie-Produktionsprozess erzeugter Positivelektrodenfolienabfall wurde rückgewonnen und danach mechanisch grob zerkleinert und gesiebt; und 9 % flüssiger Stickstoff wurde zugesetzt, und danach wurde eine feine Zerkleinerung durchgeführt, um Positivelektrodenfolienabfallpartikel mit Verunreinigungen zu erhalten, die eine Partikelgröße von 0,01 µm bis 500 µm aufwiesen;
(2) Rösten: 113 kg der Positivelektrodenfolienabfallpartikel wurden in einen Widerstandselektroofen platziert; der Widerstandselektroofen wurde mit He gefüllt, eine Temperatur des Widerstandselektroofens wurde erhöht und auf 360 °C geregelt, und das Rösten wurde stabil 55 min lang durchgeführt, wobei eine Heizrate des Widerstandselektroofens auf 15 °C/min geregelt wurde; und ein während des Röstens erzeugtes Gas wurde über eine alkalische Ca(OH)₂-Lösung gesammelt;
(3) Kühlen und Mahlen: Auf Grundlage von Schritt (2) wurden die Positivelektrodenfolienabfallpartikel im Widerstandselektroofen auf Zimmertemperatur gekühlt und danach wurden die gekühlten Positivelektrodenfolienabfallpartikel mit einer Planscheibenmühle ungefähr 1,5 h lang gemahlen, um ein Positivelektrodenfolienabfallpulver zu erhalten, wobei die Mühle eine Ausgabemenge von ungefähr 80 kg/h und eine Drehzahl von 160 U/min aufwies;
(4) Erstes Schütteln: Auf Grundlage von Schritt (3) wurden 30 kg des Positivelektrodenfolienabfallpulvers in einen quaderförmigen Edelstahlbehälter transferiert und entionisiertes Wasser wurde zugesetzt, um das Positivelektrodenfolienabfallpulver gerade noch im Behälter einzutauchen; und der quaderförmige Behälter wurde auf einem horizontalen Schüttler fixiert und 6 min lang geschüttelt, um eine aktive Positivelektrodenpulverschicht, eine Übergangsschicht und eine Aluminiumrestpartikelschicht zu erhalten, wobei der horizontale Schüttler eine Schüttelfrequenz von 8 Hz und eine Schüttelamplitude von 1,0 cm aufwies;
(5) Zweites Schütteln: Auf Grundlage von Schritt (4) wurde die aktive Positivelektrodenpulverschicht im Behälter in einen anderen Behälter transferiert, und die Aluminiumrestpartikelschicht und die Übergangsschicht wurden gesammelt und in einen sauberen quaderförmigen Edelstahlbehälter transferiert und 6 min lang geschüttelt, um eine Aluminiumrestpartikelschicht und eine aktive Positivelektrodenpulverschicht zu erhalten, wobei der Schüttler eine Schüttelfrequenz von 8 Hz und eine Schüttelamplitude von 1,0 cm aufwies, und während des Schüttelns wurde das Positivelektrodenfolienabfallpulver in entionisiertem Wasser eingetaucht gehalten;
(6) Die Schritte (4) und (5) wurden 3-mal wiederholt, sodass die Aluminiumrestpartikel und das aktive Positivelektrodenpulver in 118 kg der Positivelektrodenfolienabfallpartikel vollständig rückgewonnen wurden.

Beispiel 2
Ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße wurde bereitgestellt, das die folgenden spezifischen Schritte beinhaltet:

(1) Herstellung von Positivelektrodenfolienabfallpartikeln: Ein in einem Energiebatterie-Produktionsprozess erzeugter Positivelektrodenfolienabfall wurde rückgewonnen und danach mechanisch grob zerkleinert und gesiebt; und 15 % flüssiger Stickstoff wurde zugesetzt und danach wurde eine feine Zerkleinerung durchgeführt, um ein granulares Material mit einer Partikelgröße von 0,01 µm bis 500 µm zu erhalten;
(2) Rösten: 261 kg des granularen Materials wurden in einen Widerstandselektroofen platziert; der Widerstandselektroofen wurde mit He gefüllt, eine Temperatur des Widerstandselektroofens wurde erhöht und auf 420 °C geregelt, und das Rösten wurde stabil 40 min lang durchgeführt, wobei eine Heizrate des Widerstandselektroofens auf 15 °C/min geregelt wurde; und ein während des Röstens erzeugtes Gas wurde über eine alkalische Ca(OH)₂-Lösung gesammelt;
(3) Kühlen und Mahlen: Auf Grundlage von Schritt (2) wurden die Positivelektrodenfolienabfallpartikel im Widerstandselektroofen auf Zimmertemperatur gekühlt und danach wurden die gekühlten Positivelektrodenfolienabfallpartikel mit einer Planscheibenmühle ungefähr 1,5 h lang gemahlen, um ein Positivelektrodenfolienabfallpulver zu erhalten, wobei die Mühle eine Ausgabemenge von ungefähr 80 kg/h und eine Drehzahl von 160 U/min aufwies;
(4) Erstes Schütteln: Auf Grundlage von Schritt (3) wurden 30 kg des Positivelektrodenfolienabfallpulvers in einen quaderförmigen Edelstahlbehälter transferiert und entionisiertes Wasser wurde zugesetzt, um das Positivelektrodenfolienabfallpulver gerade noch im Behälter einzutauchen; und der quaderförmige Behälter wurde auf einem horizontalen Schüttler fixiert und 6 min lang geschüttelt, um eine aktive Positivelektrodenpulverschicht, eine Übergangsschicht und eine Aluminiumrestpartikelschicht zu erhalten, wobei der horizontale Schüttler eine Schüttelfrequenz von 8 Hz und eine Schüttelamplitude von 1,0 cm aufwies;
(5) Zweites Schütteln: Auf Grundlage von Schritt (4) wurde die aktive Positivelektrodenpulverschicht im Behälter in einen anderen Behälter transferiert, und die Aluminiumrestpartikelschicht und die Übergangsschicht wurden gesammelt und in einen sauberen quaderförmigen Edelstahlbehälter transferiert und 6 min lang geschüttelt, um eine Aluminiumrestpartikelschicht und eine aktive Positivelektrodenpulverschicht zu erhalten, wobei der Schüttler eine Schüttelfrequenz von 8 Hz und eine Schüttelamplitude von 1,0 cm aufwies, und während des Schüttelns wurden die Positivelektrodenfolienabfallpartikel in entionisiertem Wasser eingetaucht gehalten;
(6) Die Schritte (4) und (5) wurden 3-mal wiederholt, sodass die Aluminiumrestpartikel und das aktive Positivelektrodenpulver in 118 kg der Positivelektrodenfolienabfallpartikel vollständig rückgewonnen wurden.

Beispiel 3
Ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße wurde bereitgestellt, das die folgenden spezifischen Schritte beinhaltet:

(1) Herstellung von Positivelektrodenfolienabfallpartikeln: Ein in einem Energiebatterie-Produktionsprozess erzeugter Positivelektrodenfolienabfall wurde rückgewonnen und danach mechanisch grob zerkleinert und gesiebt; und 22 % flüssiger Stickstoff wurde zugesetzt und danach wurde eine feine Zerkleinerung durchgeführt, um ein granulares Material mit einer Partikelgröße von 0,01 µm bis 500 µm zu erhalten;
(2) Rösten: 387 kg des granularen Materials wurden in einen Widerstandselektroofen platziert; der Widerstandselektroofen wurde mit He gefüllt, eine Temperatur des Widerstandselektroofens wurde erhöht und auf 460 °C geregelt, und das Rösten wurde stabil 35 min lang durchgeführt, wobei eine Heizrate des Widerstandselektroofens auf 18 °C/min geregelt wurde; und ein während des Röstens erzeugtes Gas wurde über eine alkalische Mg(OH)₂-Lösung gesammelt;
(3) Kühlen und Mahlen: Auf Grundlage von Schritt (2) wurden die Positivelektrodenfolienabfallpartikel im Widerstandselektroofen auf Zimmertemperatur gekühlt und danach wurden die gekühlten Positivelektrodenfolienabfallpartikel mit einer Planscheibenmühle ungefähr 4,8 h lang gemahlen, um ein Positivelektrodenfolienabfallpulver zu erhalten, wobei die Mühle eine Verarbeitungskapazität von ungefähr 80 kg/h und eine Drehzahl von 120 U/min aufwies;
(4) Erstes Schütteln: Ungefähr 80 kg des Positivelektrodenfolienabfallpulvers wurden in einen quaderförmigen Edelstahlbehälter transferiert und entionisiertes Wasser wurde zugesetzt, um das Positivelektrodenfolienabfallpulver gerade noch im Behälter einzutauchen; und der quaderförmige Behälter wurde auf einem horizontalen Schüttler fixiert und 10 min lang geschüttelt, um eine aktive Positivelektrodenpulverschicht, eine Übergangsschicht und eine Aluminiumrestpartikelschicht zu erhalten, wobei der horizontale Schüttler eine Schüttelfrequenz von 15 Hz und eine Schüttelamplitude von 0,5 cm aufwies;
(5) Zweites Schütteln: Auf Grundlage von Schritt (4) wurde die aktive Positivelektrodenpulverschicht im Behälter in einen anderen Behälter transferiert, und die Aluminiumrestpartikelschicht und die Übergangsschicht wurden gesammelt und in einen sauberen quaderförmigen Edelstahlbehälter transferiert und 10 min lang geschüttelt, um eine Aluminiumrestpartikelschicht und eine aktive Positivelektrodenpulverschicht zu erhalten, wobei der Schüttler eine Schüttelfrequenz von 15 Hz und eine Schüttelamplitude von 0,5 cm aufwies, und während des Schüttelns wurden die Positivelektrodenfolienabfallpartikel in entionisiertem Wasser eingetaucht gehalten;
(6) Die Schritte (4) und (5) wurden 4-mal wiederholt, sodass die Aluminiumrestpartikel und das aktive Positivelektrodenpulver in 387 kg der Positivelektrodenfolienabfallpartikel vollständig rückgewonnen wurden.

Vergleichsbeispiel 1
Ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands wurde bereitgestellt, das die folgenden spezifischen Schritte beinhaltet:
Dieses Vergleichsbeispiel unterschied sich von Beispiel 1 dadurch, dass kein Schütteln in den Schritten (4) und (5) durchgeführt wurde und die Positivelektrodenfolienabfallpartikel direkt gemahlen und gesiebt wurden, um ein aktives Positivelektrodenpulver und Aluminiumrestpartikel zu erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße wurde bereitgestellt, das die folgenden spezifischen Schritte beinhaltet:
Dieses Vergleichsbeispiel unterschied sich von Beispiel 1 dadurch, dass in Schritt (1) der Vorgang des Zusetzens von flüssigem Stickstoff zum Durchführen von feinem Zerkleinern nicht durchgeführt wurde.
Vergleichende Analyse der Beispiele 1, 2 und 3 mit den Vergleichsbeispielen:
Tabelle 1 zeigt die Massenprozentsätze von Aluminiumrückständen in den aktiven Positivelektrodenpulvern, die in den Beispielen 1, 2 und 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 rückgewonnen wurden, und die Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilung in den Bereichen 0 µm bis 10 µm, 10 µm bis 50 µm, 50 µm bis 100 µm und 100 µm bis 500 µm. In den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden keine Verarbeitungsvorgänge mit flüssigem Stickstoff und Schütteln durchgeführt, und nur Sieben wurde mit einem herkömmlichen Maschensieb durchgeführt, um ein aktives Positivelektrodenpulver und Aluminiumrestpartikel zu erhalten. Der Massenprozentsatz von Aluminiumrückständen im aktiven Positivelektrodenpulver = Masse des Aluminiumrückstands in einem rückgewonnenen aktiven Positivelektrodenpulver/Masse des rückgewonnenen aktiven Positivelektrodenpulvers * 100 %. Der Aluminiumgehalt im aktiven Positivelektrodenpulver wurde durch Flammen-Atomabsorptionsspektroskopie (FAAS) ermittelt und eine Partikelgröße des Aluminiumrückstands wurde mit einer Laser-Partikelgrößenanalyseeinheit ermittelt.

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die in den Beispielen 1, 2 und 3 hergestellten aktiven Positivelektrodenpulver sehr geringe Aluminiumrückstands-Massenprozentsätze (0,55 %, 0,71 % bzw. 0,42 %) aufwiesen, was indirekt beweist, dass die Rückgewinnungsrate von Aluminiumrückstand nach dem Schütteln sehr hoch war; in den Beispielen 1, 2 und 3 betrugen die Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze im Bereich 0 µm bis 50 µm nur 7,86 %, 6,31 % bzw. 9,43 %, aber in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 betrugen die Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze im Bereich 0 µm bis 50 µm 13,53 % bzw. 19,75 %; in den Beispielen 1, 2 und 3 betrugen die Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze im Bereich 100 µm bis 500 µm 73,88 %, 76,82 % bzw. 73,89 % (der größte), die um 23,52 %, 26,46 % und 23,53 % höher als die durchschnittlichen Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze der Vergleichsbeispiele 1 und 2 im Bereich 100 µm bis 500 µm waren; und im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen waren die Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze der Beispiele 1, 2 und 3 im Bereich 100 µm bis 500 µm höher, was anzeigt, dass die Partikelgröße des Aluminiumrückstands wirksam geregelt wurde, um die Rückgewinnungseffizienz des Aluminiumrückstands zu verbessern. Tabelle 1 Aluminiumrückstands-Massenprozentsätze in den aktiven Positivelektrodenpulvern und Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze in verschiedenen Bereichen

Verarbeitungsgruppe	Aluminiumrückstands-Massenprozentsatz im aktiven Positivelektrodenpulver (%)	Aluminiumrückstands-Partikelgrößenverteilungsprozentsätze in verschiedenen Bereichen (%)
Verarbeitungsgruppe		0 µm bis 10 1^1m	10 µm bis 50 µm	50 µm bis 100 µm	100 µm bis 500 µm
Beispiel 1	0,55	0,14	7,72	18,26	73,88
Beispiel 2	0,71	0,07	6,24	16,87	76,82
Beispiel 3	0,42	0,06	9,37	16,68	73,89
K1	13,87	0,19	13,34	27,36	59,11
K2	17,55	0,74	19,01	38,64	41,61

1 ist ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit einer kontrollierten Partikelgröße nach einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung, und es ist aus der Figur ersichtlich, dass bei der Herstellung von Positivelektrodenfolienabfallpartikeln aus Positivelektrodenfolienabfall flüssiger Stickstoff zugesetzt wird, um eine feine Zerkleinerung durchzuführen; und danach werden die Positivelektrodenfolienabfallpartikel geröstet, gemahlen, zweimal zur Schichtenbildung geschüttelt, um einen Aluminiumrückstand und ein aktives Positivelektrodenpulver zu erhalten.
Die Beispiele der vorliegenden Offenbarung sind im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obigen Beispiele beschränkt. Im Rahmen des Wissensstandes von Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet können auch verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Zweck der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus können die Beispiele in der vorliegenden Offenbarung oder die Merkmale in den Beispielen in einer nicht konkurrierenden Situation miteinander kombiniert werden.

Claims

Verfahren zum Rückgewinnen eines Aluminiumrückstands mit kontrollierter Partikelgröße, das die folgenden Schritte umfasst: (1) Zerkleinern und Sieben einer positiven Elektrodenfolie einer Altbatterie, danach Zerkleinern bei -198 °C bis -196 °C unter Zugabe von flüssigem Stickstoff, um ein granulares Material zu erhalten; (2) Rösten, Kühlen und Mahlen des granularen Materials, um ein Positivelektrodenfolienabfallpulver zu erhalten; (3) Hinzugeben von Wasser zum Positivelektrodenfolienabfallpulver, Schütteln, Absetzen in Schichten und Trennen der Schichten, um eine aktive Positivelektrodenpulverschicht, eine Übergangsschicht und eine Aluminiumrestpartikelschicht zu erhalten; und (4) Schütteln der Aluminiumrestpartikelschicht und der Übergangsschicht ein zweites Mal, Absetzen in Schichten und Sammeln von Aluminiumrestpartikeln und einem aktiven Positivelektrodenpulver.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der flüssige Stickstoff in Schritt (1) in einer Menge von 5 % bis 30 % einer Masse der positiven Elektrodenfolie der Altbatterie zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rösten in Schritt (2) in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt wird; und wobei ein inertes Gas der Inertgasatmosphäre entweder He oder Ne oder Ar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Rösten in Schritt (2) bei 350 °C bis 500 °C für 30 min bis 60 min durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine alkalische Lösung verwendet wird, um ein während des Röstens in Schritt (2) erzeugtes gasförmiges Bindemittel zu sammeln, und das gasförmige Bindemittel Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die alkalische Lösung mindestens entweder Mg(OH)₂ und/oder NaOH und/oder Ca(OH)₂ ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine zum Mahlen verwendete Mühle in Schritt (2) eine Verarbeitungskapazität von <100 kg/h und eine Drehzahl von 120 U/min bis 180 U/min aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein beim Schütteln verwendeter Schüttler in den Schritten (3) und (4) eine Schüttelfrequenz von 5 Hz bis 20 Hz und eine Schüttelamplitude von 0,5 cm bis 2 cm aufweist und das Schütteln 5 min bis 10 min lang durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Positivelektrodenfolienabfallpulver während des Schüttelns in den Schritten (3) und (4) in Wasser in einem Behälter eingetaucht gehalten wird; und das Wasser entionisiertes Wasser ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei der Rückgewinnung von wertvollem Metall.