EA044283B1 - METHOD FOR RECYCLING LITHIUM BATTERIES - Google Patents

METHOD FOR RECYCLING LITHIUM BATTERIES Download PDF

Info

Publication number
EA044283B1
EA044283B1 EA202290372 EA044283B1 EA 044283 B1 EA044283 B1 EA 044283B1 EA 202290372 EA202290372 EA 202290372 EA 044283 B1 EA044283 B1 EA 044283B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
liquid
temperature
sulfuric acid
mixture
crushed material
Prior art date
Application number
EA202290372
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Кристиан Ханиш
Тобиас Эльверт
Лиза Брюкнер
Original Assignee
Дюзенфельд Гмбх
Filing date
Publication date
Application filed by Дюзенфельд Гмбх filed Critical Дюзенфельд Гмбх
Publication of EA044283B1 publication Critical patent/EA044283B1/en

Links

Description

Изобретение относится к способу переработки литиевых батарей. По второму объекту изобретение относится к утилизационной установке для переработки литиевых батарей.The invention relates to a method for processing lithium batteries. In a second aspect, the invention relates to a recovery plant for recycling lithium batteries.

Литиевые батареи представляют собой батареи, в которых электрическая энергия запасается в результате электрохимической реакции на основе литии. Литиевые батареи находят широкое применение. Но утилизация литиевых батарей составляет проблему. Так, до сих пор было невозможно утилизировать графит, который содержится в электродах, с таким качеством, чтобы он мог бы вновь использован для изготовления литиевых батарей. Проблему составляет также утилизация лития. К тому же, как правило, утилизация кобальта, никеля, марганца, которые могут содержаться в литиевых батареях, возможна только до такой чистоты, что использование их в новых литиевых батареях становится экономически нецелесообразным. В общем и целом получается, что эффективность рециклинга материалов у известных способов утилизации составляет ниже 50 мас.% от всего содержимого элемента батареи.Lithium batteries are batteries in which electrical energy is stored through a lithium-based electrochemical reaction. Lithium batteries are widely used. But recycling lithium batteries poses a problem. Thus, until now it has been impossible to recycle the graphite contained in the electrodes with such quality that it could be reused for the manufacture of lithium batteries. Disposal of lithium is also a problem. In addition, as a rule, recycling of cobalt, nickel, and manganese, which may be contained in lithium batteries, is only possible to such a purity that their use in new lithium batteries becomes economically impractical. In general, it turns out that the material recycling efficiency of known recycling methods is below 50 wt.% of the total contents of the battery cell.

Из US 2004/0028585 А1 известен способ извлечения ванадия из литий-металлических полимерных батарей. При этом согласно одному варианту измельченный материал обрабатывают 30-процентной разбавленной серной кислотой. После этого из полученного водосодержащего раствора выделяют ванадий в виде пентаоксида ванадия. Подобный способ целесообразно применять только тогда, когда содержание ванадия в измельченном материале является достаточно высоким. Но, например, это не так в часто применяемых литий-ионных батареях. Кроме того, дополнительные металлические компоненты, например, кобальт, никель и марганец, можно извлечь лишь с трудом. Применять концентрированную серную кислоту, помимо всего прочего, не рекомендуется из соображений безопасности.US 2004/0028585 A1 discloses a method for extracting vanadium from lithium metal polymer batteries. In this case, according to one option, the crushed material is treated with 30% diluted sulfuric acid. After this, vanadium is isolated from the resulting aqueous solution in the form of vanadium pentoxide. It is advisable to use such a method only when the vanadium content in the crushed material is sufficiently high. But, for example, this is not the case with commonly used lithium-ion batteries. In addition, additional metal components, such as cobalt, nickel and manganese, can only be extracted with difficulty. The use of concentrated sulfuric acid, among other things, is not recommended for safety reasons.

Из US 2017/0077564 А1 известен способ ресайклинга литий-ионных батарей, при котором измельченный материал выщелачивают разбавленной серной кислотой и водным раствором перекиси водорода. Недостаток такого способа состоит в том, что он требует больших затрат для того, чтобы достичь наибольших степеней извлечения.From US 2017/0077564 A1, a method for recycling lithium-ion batteries is known, in which the crushed material is leached with dilute sulfuric acid and an aqueous solution of hydrogen peroxide. The disadvantage of this method is that it requires high costs in order to achieve the highest degrees of recovery.

В статье Acid leaching of mixed spent Li-ion batteries Наиля (Nayl) и др., Arabian Journal of Chemistry, 2017, том 10, стр. 3632-3639, также описывается способ выщелачивания литиевых батарей, в котором применяют разбавленную серную кислоту и перекись водорода. Было найдено, что степень выщелачивания с ростом концентрации серной кислоты сначала возрастает, а выше 3 М падает. Наибольшая испытанная концентрация составляет 4 М.The article Acid leaching of mixed spent Li-ion batteries by Nayl et al., Arabian Journal of Chemistry, 2017, volume 10, pp. 3632-3639, also describes a method for leaching lithium batteries that uses dilute sulfuric acid and peroxide hydrogen. It was found that the degree of leaching with increasing concentration of sulfuric acid first increases, and above 3 M it decreases. The highest concentration tested is 4 M.

В основу изобретения положена задача улучшения утилизации литиевых батарей.The invention is based on the objective of improving the recycling of lithium batteries.

Изобретение решает проблему посредством способа переработки литиевых батарей со следующими стадиями: (а) вскрытие измельченного материала, который содержит измельченные компоненты электродов литиевых батарей, в частности, концентрированной серной кислотой, так что образуются отходящий газ и вскрытый материал, (b) отведение отходящего газа и (с) жидкостное химическое извлечение по меньшей мере одного металлического компонента вскрытого материала, в частности, по меньшей мере одного металлического компонента (предпочтительно - двух, трех, четырех или более металлических компонентов), который выбран из перечня, который включает кобальт, литий, марганец, никель и титан.The invention solves the problem by means of a method for recycling lithium batteries with the following steps: (a) opening the crushed material, which contains the crushed components of lithium battery electrodes, in particular with concentrated sulfuric acid, so that a waste gas and the cracked material are formed, (b) removing the waste gas and (c) liquid chemical recovery of at least one metal component of the exposed material, in particular at least one metal component (preferably two, three, four or more metal components) which is selected from the list which includes cobalt, lithium, manganese , nickel and titanium.

Вскрытие предпочтительно проводят при температуре вскрытия по меньшей мере 100°C, предпочтительно по меньшей мере 120°C, особенно предпочтительно по меньшей мере 140°C. Но также возможно, что температура вскрытия составляет ниже 100°C.The opening is preferably carried out at an opening temperature of at least 100°C, preferably at least 120°C, particularly preferably at least 140°C. But it is also possible that the opening temperature is below 100°C.

Согласно второму объекту изобретение решает проблему посредством утилизационной установки для переработки литиевых батарей, в частности, отработанных литиевых батарей, содержащей (а) реактор для вскрытия измельченного материала, который содержит измельченные компоненты электродов литиевых батарей, концентрированной серной кислотой при температуре вскрытия по меньшей мере 100°C, (b) устройство подачи серной кислоты для подачи серной кислоты к измельченному материалу и (с) отводное устройство, которое предназначено для отведения отходящего газа из реактора. В частности, отводное устройство выполнено так, что оно является непроницаемым для фтороводорода. Другими словами, фтороводород не может улетучиваться в окружающую среду.According to a second aspect, the invention solves the problem by means of a recovery plant for recycling lithium batteries, in particular used lithium batteries, comprising (a) a reactor for opening crushed material, which contains crushed components of lithium battery electrodes, with concentrated sulfuric acid at an opening temperature of at least 100° C, (b) a sulfuric acid supply device for supplying sulfuric acid to the crushed material, and (c) an outlet device, which is designed to remove the exhaust gas from the reactor. In particular, the outlet device is designed such that it is impermeable to hydrogen fluoride. In other words, hydrogen fluoride cannot escape into the environment.

Преимущество изобретения состоит в том, что при вскрытии измельченного материала серной кислотой, под которой предпочтительно подразумевается концентрированная серная кислота, фтор, который может присутствовать в измельченном материале, может быть полностью вытеснен. Фтористые соединения могут образовывать фтороводород, который по соображениям техники безопасности является чрезвычайно проблематичным. Кроме того, фтороводород проявляет сильное корродирующее действие. При вскрытии измельченного материала серной кислотой фтор удаляют из измельченного материала, так что последующие технологические стадии могут быть проведены с небольшими предосторожностями, с незначительным износом материала. Многие способы разделения (например, способы мембранного разделения, электродиализ с биполярной мембраной) совершенно невозможно проводить в жидкостях с высоким содержанием фтора, однако благодаря этой предварительной обработке становятся возможными. Кроме того, не могут возникать никакие загрязнения фторсодержащими веществами, так что, как правило, другие компоненты измельченного материала могут быть извлечены с высокой чистотой.An advantage of the invention is that by exposing the ground material to sulfuric acid, which preferably means concentrated sulfuric acid, fluorine which may be present in the ground material can be completely displaced. Fluoride compounds can form hydrogen fluoride, which is extremely problematic for safety reasons. In addition, hydrogen fluoride exhibits a strong corrosive effect. By exposing the ground material to sulfuric acid, fluorine is removed from the ground material so that subsequent processing steps can be carried out with little precaution, with little wear on the material. Many separation methods (e.g. membrane separation methods, bipolar membrane electrodialysis) are completely impossible to perform in liquids with a high fluorine content, but are made possible by this pretreatment. In addition, no contamination from fluorinated substances can occur, so that, as a rule, other components of the crushed material can be recovered with high purity.

Кроме того, предпочтительно, чтобы аккумуляторный графит мог быть утилизирован с настолько высокой чистотой, что его можно было бы использовать для получения новых электродов.In addition, it is preferable that the battery graphite can be recycled with such high purity that it can be used to make new electrodes.

Кроме того, полезно, чтобы способ, как правило, мог быть осуществлен так, чтобы литий извлекал- 1 044283 ся с достаточно высокой чистотой для того, чтобы он мог быть пригоден для изготовления новых литиевых батарей. Также кобальт, никель и/или марганец, если содержатся в измельченном материале, часто выделяют с высокой чистотой для обеспечения возможности нового использования в батарее.It is further advantageous that the process generally can be carried out such that the lithium is recovered in sufficiently high purity to be suitable for the manufacture of new lithium batteries. Also, cobalt, nickel and/or manganese, if contained in the crushed material, are often isolated in high purity to enable new battery applications.

В частности, предпочтительно, чтобы во многих случаях могла быть достигнута эффективность рециклинга в отношении элемента батареи свыше 50 мас.%.In particular, it is preferred that recycling efficiencies greater than 50 wt.% can be achieved per battery cell in many cases.

Следует отметить, что вышеуказанные преимущества могут проявляться, но не обязательно должны быть достигнуты.It should be noted that the above benefits may be experienced, but do not necessarily have to be achieved.

Известные способы сосредоточены на извлечении кобальта и никеля, так как они составляют наиболее ценные материалы в отработанных литиевых батареях. Приходилось мириться с тем, что не могут быть извлечены другие компоненты отработанных литиевых батарей, например, графит и/или литий. В известных способах извлечение фтора не находится на переднем плане, поскольку его ценность при продаже сравнительно невысока.Known methods focus on recovering cobalt and nickel, as they constitute the most valuable materials in waste lithium batteries. We had to accept that other components of used lithium batteries, such as graphite and/or lithium, could not be recovered. In known processes, the extraction of fluorine is not in the foreground, since its sales value is relatively low.

Особенно предпочтительно, что способ по изобретению может быть в большинстве случаев осуществлен так, что, в отличие от пирометаллургических способов, он обеспечивает явно меньший расход энергии. В частности, способ согласно предпочтительному варианту осуществления не включает никакой пирометаллургической технологической стадии.It is particularly advantageous that the method according to the invention can in most cases be carried out in such a way that, in contrast to pyrometallurgical methods, it results in significantly lower energy consumption. In particular, the method according to a preferred embodiment does not include any pyrometallurgical process step.

Из DE 10 2015 207 843 А1 известно, что предпочтительным является высушивание батарей после измельчения при низкой температуре для предотвращения возможного образования фторорганических веществ. При таком высушивании удаляют органические карбонаты, которые имеются в электролитах. Поэтому фтористые соединения остаются в измельченном материале. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, там выполняют вскрытие измельченного материала, который содержит по меньшей мере одно фтористое соединение.From DE 10 2015 207 843 A1 it is known that it is preferable to dry the batteries after grinding at a low temperature in order to prevent the possible formation of organofluorine substances. This drying removes the organic carbonates present in the electrolytes. Therefore, fluoride compounds remain in the crushed material. According to one preferred embodiment, there is an opening of the crushed material, which contains at least one fluorine compound.

В рамках данного описания под способом переработки литиевых батарей понимают, в частности, способ, при котором извлекают металлические компоненты литиевых батарей. В этом смысле способ по изобретению также представляет собой способ извлечения металлических компонентов из литиевых батарей. Например, эти металлические компоненты представляют собой литий и/или металлы побочных подгрупп Периодической системы, в частности, металлы шестой, седьмой и восьмой подгрупп. Металлами побочных подгрупп предпочтительно являются марганец, и/или кобальт, и/или никель. Кроме того, предпочтительно, когда извлекают медь и/или титан.In the context of this description, a method for recycling lithium batteries is understood in particular as a method in which the metal components of lithium batteries are recovered. In this sense, the method of the invention is also a method for extracting metal components from lithium batteries. For example, these metal components are lithium and/or metals of minor subgroups of the Periodic Table, in particular metals of the sixth, seventh and eighth subgroups. The secondary subgroup metals are preferably manganese and/or cobalt and/or nickel. In addition, it is preferable when copper and/or titanium are recovered.

В рамках данного описания под литиевой батареей понимают, в частности, аккумулятор, в котором протекает электрохимическая реакция лития и/или ионов лития и/или соединения лития. Батарея содержит по меньшей мере гальванические элементы.In the context of this description, a lithium battery is understood in particular as a battery in which an electrochemical reaction of lithium and/or lithium ions and/or lithium compounds occurs. The battery contains at least galvanic cells.

Предпочтительно, литиевые батареи по меньшей мере частично представляют собой литий-ионные батареи. Особенно предпочтительно, измельченный материал содержит по меньшей мере 40 массовых процентов, в частности, по меньшей мере 60 массовых процентов, литий-ионных батарей. Литий-ионные батареи содержат фторсодержащий жидкий электролит, который весьма осложняет переработку литиевых батарей.Preferably, the lithium batteries are at least partially lithium-ion batteries. Particularly preferably, the crushed material contains at least 40 weight percent, in particular at least 60 weight percent, lithium-ion batteries. Lithium-ion batteries contain fluorinated liquid electrolyte, which makes lithium batteries very difficult to recycle.

Содержание фтора в измельченном материале предпочтительно составляет менее 7 массовых процентов, в частности, менее 5 массовых процентов.The fluorine content of the ground material is preferably less than 7 percent by weight, in particular less than 5 percent by weight.

Предпочтительно, содержание фтора в измельченном материале составляет по меньшей мере 0,5 массового процента, в частности, по меньшей мере 1 массовой процент.Preferably, the fluorine content of the ground material is at least 0.5% by weight, in particular at least 1% by weight.

Под утилизационной установкой понимают, в частности, такое устройство, посредством которого отделяют 1, 2, 3 или более металлических компонентов литиевых батарей от других компонентов литиевой батареи, так что возможна последующая их переработка.By recycling plant is meant, in particular, a device by which 1, 2, 3 or more metal components of lithium batteries are separated from other components of a lithium battery, so that their subsequent recycling is possible.

Когда в последующем описании приведены величины температуры, то они всегда относятся к средней температуре в соответствующем объекте. Например, под вскрытием при температуре вскрытия по меньшей мере 100°C понимают, в частности, что температура смешанного с серной кислотой измельченного материала составляет в среднем 100°C. Несущественно, что могут иметь место локальные более высокие или более низкие температуры. Если не указана точная температура, то соответствующая технологическая стадия предпочтительно проводится при комнатной температуре и давлении окружающей среды в атмосфере окружающей среды.When temperature values are given in the following description, they always refer to the average temperature in the respective object. For example, by opening at an opening temperature of at least 100°C is meant, in particular, that the temperature of the crushed material mixed with sulfuric acid is on average 100°C. It is immaterial that local higher or lower temperatures may occur. If the exact temperature is not specified, the corresponding process step is preferably carried out at room temperature and ambient pressure in an ambient atmosphere.

Когда применяют неопределенный артикль, то это следует понимать так, что имеется по меньшей мере один соответствующий объект. В качестве примера, утилизационная установка может иметь ровно один измельчительный блок, но также два, три или более измельчительных блоков.When the indefinite article is used, it should be understood to mean that there is at least one corresponding object. As an example, a recycling plant may have exactly one grinding unit, but also two, three, or more grinding units.

Под вскрытием, в частности, понимают, что не используют разбавленную серную кислоту. В частности, в по меньшей мере один момент времени реакции концентрация серной кислоты составляет выше 90%, в частности 95%, особенно предпочтительно 98%.By opening, in particular, it is understood that dilute sulfuric acid is not used. In particular, at at least one point in time of the reaction, the concentration of sulfuric acid is higher than 90%, in particular 95%, especially preferably 98%.

В частности, вскрытие проводят таким образом, что удаляют фтор в виде газообразных фтористых соединений. В частности, вскрытие проводят так, что фтористые компоненты в измельченном материале переходят в отходящий газ в форме фтороводорода. Иначе говоря, в смеси из измельченного материала и серной кислоты имеется столь мало воды, что концентрация водорастворимого фторида составляет ниже 100 миллиграммов на килограмм вскрытого материала, в частности, ниже 10 миллиграммов на кило- 2 044283 грамм вскрытого материала.In particular, the opening is carried out in such a way that fluorine in the form of gaseous fluoride compounds is removed. In particular, the opening is carried out in such a way that the fluorine components in the crushed material pass into the exhaust gas in the form of hydrogen fluoride. In other words, there is so little water in the mixture of crushed material and sulfuric acid that the concentration of water-soluble fluoride is below 100 milligrams per kilogram of material dissected, in particular, below 10 milligrams per kilogram of material dissected.

Под тем признаком, что измельченный материал вскрывают в концентрированной серной кислоте, понимают, в частности, то, что на протяжении интервала времени осуществления способа концентрация серной кислоты настолько высока, что достигается вышеуказанная концентрация водорастворимых фторидов на килограмм вскрытого материала. Концентрация серной кислоты при осуществлении способа предпочтительно составляет по меньшей мере 95%, предпочтительно по меньшей мере 98%. В отличие от использования неконцентрированной серной кислоты, применение концентрированной серной кислоты приводит к тому, что во вскрытом материале почти не содержится фторид.By the fact that the crushed material is opened in concentrated sulfuric acid, it is understood, in particular, that during the time interval of the method the concentration of sulfuric acid is so high that the above concentration of water-soluble fluorides per kilogram of opened material is achieved. The concentration of sulfuric acid in the process is preferably at least 95%, preferably at least 98%. Unlike the use of non-concentrated sulfuric acid, the use of concentrated sulfuric acid results in almost no fluoride in the exposed material.

В частности, вскрытие не является выщелачиванием, так как выщелачивание всегда проводят водной жидкостью.In particular, opening is not leaching, since leaching is always carried out with an aqueous liquid.

В частности, вскрытый материал является твердым. В отличие от способов, в которых не применяют концентрированную серную кислоту, продукты реакции, то есть, в частности, сульфаты металлов, не растворены в воде и остаются в виде твердых веществ.In particular, the exposed material is solid. Unlike methods that do not use concentrated sulfuric acid, the reaction products, that is, in particular metal sulfates, are not dissolved in water and remain as solids.

Под измельченным материалом понимают, в частности, материал, который получен измельчением литиевых батарей или по меньшей мере одной составной части литиевых батарей, в частности электродов, и, возможно, последующей обработкой, например, высушиванием. Так, после измельчения могут следовать многие стадии разделения для отделения измельченных металлических пленок (фольги), полимерных пленок или компонентов оболочки элемента и модулей. Полезно, когда измельченный материал содержит самое большее 10 мас.%, предпочтительно самое большее 5 мас.%, полимерных материалов и/или металлических примесей. Измельченный материал может содержать порошкообразные компоненты электродов литиевых батарей. Вообще говоря, вместо измельченного материала также может быть использован неизмельченный материал, в частности, материал электродов. Однако полезно, когда этот материал электродов измельчен.By crushed material is meant in particular material which is obtained by grinding lithium batteries or at least one component of lithium batteries, in particular electrodes, and possibly subsequent processing, for example drying. Thus, after shredding, many separation steps may follow to separate shredded metal films (foils), polymer films, or cell shell and module components. Advantageously, the ground material contains at most 10% by weight, preferably at most 5% by weight, of polymeric materials and/or metallic impurities. The ground material may contain powdered lithium battery electrode components. Generally speaking, instead of ground material, uncomminuted material, in particular electrode material, can also be used. However, it is useful when this electrode material is crushed.

В частности, измельченный материал может быть материалом, который не был подвергнут пирометаллургической обработке, в частности ни обжигу, ни горению. Правда, также было бы возможным и охватывается изобретением, что измельченный материал был подвергнут пирометаллургической обработке.In particular, the ground material may be material that has not been subjected to pyrometallurgical processing, in particular neither calcination nor combustion. True, it would also be possible and covered by the invention that the crushed material was subjected to a pyrometallurgical treatment.

Под отведением отходящего газа понимают, в частности, что отходящий газ отводят от места вскрытия, по меньшей мере, в как можно большем количестве. Возможно, что отходящий газ отсасывают. Отходящий газ, как правило, содержит фтористое соединение, в частности, фтороводород. Возможно, но не обязательно, что фтороводород удаляют из отходящего газа, в частности, осаждением, в частности, соединением кальция. Также возможно, что отходящий газ направляют в химический процесс.By exhaust gas removal it is understood in particular that the exhaust gas is removed from the opening site in at least as large a quantity as possible. It is possible that the exhaust gas is being sucked off. The exhaust gas typically contains a fluorine compound, in particular hydrogen fluoride. It is possible, but not necessary, that hydrogen fluoride is removed from the exhaust gas, in particular by precipitation, in particular with a calcium compound. It is also possible that the off-gas is sent to a chemical process.

Под жидкостным химическим извлечением понимают, в частности, что вещество, которое при давлении 1013 гПа и комнатной температуре является жидким или находится в жидком состоянии, когда его добавляют к вскрытому материалу или к веществу, которое происходит из вскрытого материала, в результате чего по меньшей мере отделяют вещество, которое содержит металл или само представляет собой металл.By liquid chemical extraction is meant, in particular, that a substance which, at a pressure of 1013 hPa and room temperature, is liquid or is in a liquid state when added to the recovered material or to a substance which comes from the recovered material, resulting in at least separate a substance that contains a metal or is itself a metal.

Серная кислота предпочтительно является по меньшей мере 90%-ной, в частности, предпочтительно по меньшей мере 95%-ной. Однако возможно, что к измельченному материалу добавляют серную кислоту с меньшей концентрацией. В этом случае температура вскрытия предпочтительно является температурой, которая необходима, чтобы из серной кислоты испарилось такое количество воды, что она имела бы концентрацию по меньшей мере 90%, в частности, по меньшей мере 95%. Процентные величины всегда относятся к массовому проценту.The sulfuric acid is preferably at least 90% strength, in particular preferably at least 95% strength. However, it is possible that a lower concentration of sulfuric acid is added to the ground material. In this case, the opening temperature is preferably the temperature required to evaporate such an amount of water from the sulfuric acid that it has a concentration of at least 90%, in particular at least 95%. Percentage values always refer to percentage by mass.

Вскрытие измельченного материала предпочтительно включает стадию смешения измельченного материала с серной кислотой. Смешение может включать обрызгивание серной кислотой и/или принудительное смешение, например, экструдирование, замешивание или перемешивание.Opening the crushed material preferably includes the step of mixing the crushed material with sulfuric acid. Mixing may include sulfuric acid spraying and/or forced mixing, such as extruding, kneading or kneading.

Температура вскрытия предпочтительно является меньшей, чем температура кипения серной кислоты, чтобы предотвратить испарение серной кислоты. Поэтому температура вскрытия предпочтительно составляет ниже 335°C. Температура вскрытия предпочтительно является меньшей, чем температура разложения связующего, которым активный материал связан с его носителем. Альтернативно, температура вскрытия является более высокой, чем температура разложения связующего. Тем самым избегают того, что связующее будет загрязнять графит. Однако следует указать на то, что возможно, но необязательно, чтобы измельченный материал содержал соответствующее связующее. Особенно предпочтительно, температуры составляют в интервале от 150 до 250°C.The opening temperature is preferably lower than the boiling point of the sulfuric acid to prevent evaporation of the sulfuric acid. Therefore, the opening temperature is preferably below 335°C. The opening temperature is preferably less than the decomposition temperature of the binder that binds the active material to its carrier. Alternatively, the opening temperature is higher than the decomposition temperature of the binder. This prevents the binder from contaminating the graphite. However, it should be pointed out that it is possible, but not necessary, for the ground material to contain a suitable binder. Particularly preferably, the temperatures are in the range from 150 to 250°C.

Во избежание окисления графита - как и на других технологических стадиях - вскрытие может быть проведено в защитном газе, например, азоте или аргоне. Возможно, но необязательно, что другие технологические стадии также проводят в защитном газе.To avoid oxidation of graphite - as in other technological stages - opening can be carried out in a protective gas, for example, nitrogen or argon. It is possible, but not necessary, that other process steps are also carried out under protective gas.

Как и другие технологические стадии, вскрытие может быть проведено в ненепрерывном (периодическом) или непрерывном режиме.Like other technological stages, opening can be carried out in a non-continuous (batch) or continuous mode.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления вскрытый материал содержит самое большее 15% воды, в частности, менее 10% воды, предпочтительно менее 5% воды. Если вода почти не присутствует или ее вообще нет, фтор улетучивается в виде фтороводорода, так что почти не остаютсяAccording to one preferred embodiment, the opened material contains at most 15% water, in particular less than 10% water, preferably less than 5% water. If little or no water is present, the fluorine volatilizes as hydrogen fluoride, so that almost no water remains.

- 3 044283 или вообще отсутствуют фтористые соединения.- 3 044283 or no fluoride compounds at all.

Вскрытие предпочтительно проводят до тех пор, пока в отходящем газе не будет достигнута концентрация фтороводорода ниже 0,83 мг на кубический метр. Концентрация фтороводорода предпочтительно составляет ниже порога обнаружения. В частности, порог обнаружения относится к измерению методом инфракрасной спектрометрии. Этим путем обеспечивают то, что фтороводород не сможет попасть в последующие технологические стадии в значительном количестве.The opening is preferably carried out until the exhaust gas reaches a hydrogen fluoride concentration below 0.83 mg per cubic meter. The concentration of hydrogen fluoride is preferably below the detection limit. In particular, the detection threshold refers to the measurement by infrared spectrometry. In this way, it is ensured that hydrogen fluoride cannot enter subsequent technological stages in significant quantities.

Альтернативно или дополнительно, вскрытие проводят до тех пор, пока во вскрытом материале концентрация фтора CF водорастворимых фторидов не достигнет величины ниже 100 миллиграммов на килограмм вскрытого материала, предпочтительно ниже 10 мг/кг, а особенно предпочтительно - ниже порога обнаружения.Alternatively or additionally, the opening is carried out until the concentration of fluorine C F water-soluble fluorides in the opened material reaches a value below 100 milligrams per kilogram of the opened material, preferably below 10 mg/kg, and especially preferably below the detection limit.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления вскрытие измельченного материала включает стадии: (а) смешение концентрированной серной кислоты и измельченного материала, так что образуется смесь, (b) определение температуры смеси и (c) регулирование (i) дозируемого массопотока серной кислоты и/или (ii) добавляемого массопотока измельченного материала так, что температура смеси остается в пределах заданного интервала температуры смеси. Верхний предел интервала температуры смеси предпочтительно составляет не более 330°C, в частности не более 300°C, особенно предпочтительно не более 270°C. Нижняя граница интервала температуры смеси менее важна, так как реакция, как правило, является экзотермической. Например, нижняя граница интервала составляет 0°C.According to one preferred embodiment, breaking up the particulate material includes the steps of: (a) mixing concentrated sulfuric acid and the particulate material so that a mixture is formed, (b) determining the temperature of the mixture, and (c) adjusting (i) the metered mass flow of sulfuric acid and/or (ii) ) the added mass flow of crushed material so that the temperature of the mixture remains within the specified temperature range of the mixture. The upper limit of the mixture temperature range is preferably not more than 330°C, in particular not more than 300°C, especially preferably not more than 270°C. The lower limit of the mixture temperature range is less important since the reaction is usually exothermic. For example, the lower limit of the interval is 0°C.

Предпочтительно, когда (а) дозируют концентрированную серную кислоту в измельченный материал с дозируемым массопотоком так, что получают смесь, (b) определяют температуру смеси и (с) регулируют дозируемый массопоток так, чтобы температура смеси оставалась в пределах заданного интервала температур смеси.Preferably, (a) dispense concentrated sulfuric acid into the crushed material at a metered mass flow rate so that a mixture is obtained, (b) determine the temperature of the mixture, and (c) adjust the metered mass flow rate so that the temperature of the mixture remains within a predetermined temperature range of the mixture.

Например, измельченный материал загружают в реактор и затем добавляют серную кислоту. Под добавлением, в частности, понимают, что серную кислоту добавляют к измельченному материалу так, что обеспечивается то, что добавление серной кислоты может быть настолько сильно сокращено, в частности, может быть прекращено, когда температура смеси становится выше заданного интервала температуры смеси. Предпочтительно, но не обязательно, что добавление проводят так, что массовый поток известен и/или может быть регулируемым.For example, crushed material is charged into a reactor and then sulfuric acid is added. By addition is meant in particular that sulfuric acid is added to the ground material in such a way that it is ensured that the addition of sulfuric acid can be so greatly reduced, in particular can be stopped, when the temperature of the mixture becomes higher than a predetermined temperature range of the mixture. Preferably, but not necessarily, the addition is carried out such that the mass flow is known and/or can be controlled.

Серную кислоту предпочтительно добавляют к измельченному материалу по меньшей мере в стехиометрическом, предпочтительно сверхстехиометрическом соотношении. Под этим, в частности, понимают, что добавляют настолько много серной кислоты, что могут быть извлечены все неблагородные металлы и медь в измельченном материале, и, согласно одному предпочтительному варианту осуществления, извлекаются на последующей технологической стадии. В частности, добавляют столько серной кислоты, что все неблагородные металлы и медь в измельченном материале переходят в раствор на по меньшей мере 99 массовых процентов. Следует указать на то, что даже при сверхстехиометрическом добавлении серной кислоты ввиду конечной скорости реакции и возникающего химического равновесия могут оставаться остатки металлов, которые не прореагировали с серной кислотой.Sulfuric acid is preferably added to the ground material in at least a stoichiometric, preferably superstoichiometric, ratio. By this, in particular, it is meant that so much sulfuric acid is added that all the base metals and copper in the ground material can be recovered and, according to one preferred embodiment, recovered in a subsequent process step. In particular, so much sulfuric acid is added that all base metals and copper in the crushed material go into solution at least 99 percent by weight. It should be pointed out that even with superstoichiometric addition of sulfuric acid, due to the finite reaction rate and the resulting chemical equilibrium, there may remain metal residues that have not reacted with sulfuric acid.

Концентрированную серную кислоту предпочтительно применяют в массовом отношении к массе измельченного материала самое большее 40 к 1, в частности, самое большее 20 к 1, предпочтительно самое большее 10 к 1. Другими словами, на килограмм измельченного материала добавляют самое большее 40 кг концентрированной серной кислоты.Concentrated sulfuric acid is preferably used in a mass ratio to the mass of ground material of at most 40 to 1, in particular at most 20 to 1, preferably at most 10 to 1. In other words, at most 40 kg of concentrated sulfuric acid is added per kilogram of ground material.

Например, полезно, когда добавляют по меньшей мере 1,8 г H2SO4 на грамм катодного материала, в частности, по меньшей мере 1,8 г H2SO4 на грамм активного материала электрода. Катодным материалом, в частности, является LiMO2, где М обозначает переходный металл или алюминий. Катод представляет собой тот электрод, который при разряде заряжен положительно.For example, it is useful to add at least 1.8 g H2SO4 per gram of cathode material, in particular at least 1.8 g H2SO4 per gram of electrode active material. The cathode material is, in particular, LiMO 2 where M denotes a transition metal or aluminum. The cathode is the electrode that is positively charged when discharged.

Способ предпочтительно включает стадию выделения фтороводорода из отходящего газа, в частности, осаждения фтороводорода из отходящего газа. Например, это происходит с использованием соединения кальция, так что образуется фторид кальция.The method preferably includes the step of separating hydrogen fluoride from the exhaust gas, in particular precipitating hydrogen fluoride from the exhaust gas. For example, this occurs using a calcium compound so that calcium fluoride is formed.

Способ предпочтительно включает выщелачивание вскрытого материала. Выщелачивание предпочтительно проводят водной жидкостью, в частности, водой. Массовое отношение вскрытого материала к водной жидкости предпочтительно составляет от 1:2 до 1:20. Выщелачивание выполняют в течение по меньшей мере 1 минуты и, предпочтительно, не дольше 10 ч.The method preferably involves leaching the exposed material. The leaching is preferably carried out with an aqueous liquid, in particular water. The weight ratio of the exposed material to the aqueous liquid is preferably from 1:2 to 1:20. Leaching is carried out for at least 1 minute and preferably no longer than 10 hours.

При выщелачивании значение рН предпочтительно составляет между -0,7 и 4. Выщелачивание предпочтительно проводят при комнатной температуре, но это не является обязательным.When leaching, the pH value is preferably between -0.7 and 4. Leaching is preferably carried out at room temperature, but this is not necessary.

Способ предпочтительно включает отделение графита, так что получают черновую жидкость. Это происходит после выщелачивания. Отделение предпочтительно является фильтрованием. Но также возможно, что графит отделяют центрифугированием или иным образом. В результате вскрытия серной кислотой, как правило, достигают того, что концентрация металла, в частности, ионов металлов, в графите становится столь низкой, что графит пригоден в качестве электродного графита для изготовления новых литиевых батарей или других батарей.The method preferably involves separating the graphite so that a rough liquid is obtained. This occurs after leaching. The separation is preferably filtered. But it is also possible that the graphite is separated by centrifugation or other means. As a result of opening with sulfuric acid, it is generally achieved that the concentration of metal, in particular metal ions, in the graphite becomes so low that the graphite is suitable as electrode graphite for the manufacture of new lithium batteries or other batteries.

Возможно, что способ включает стадию очистки отделенного графита, которая может быть выполнена, например, водой или разбавленной неорганической кислотой. Тем самым предпочтительно, помиIt is possible that the method includes the step of purifying the separated graphite, which can be performed, for example, with water or dilute inorganic acid. Therefore, it is preferable

- 4 044283 мо всего прочего, удаляют кремний.- 4 044283 among other things, silicon is removed.

Очистку предпочтительно проводят настолько интенсивно, что в промывной воде находятся лишь не более 10 мг/кг ионов металлов. Было установлено, что в известных способах кристаллическая структура графита может быть повреждена настолько сильно, что его использование в качестве электродного графита становится невозможным. Вследствие того, что согласно одному предпочтительному варианту осуществления способа перед отделением графита не проводят жидкостное химическое или термическое окисление, кристаллическая структура графита повреждается настолько мало, что его обычно можно вновь использовать в батареях.The cleaning is preferably carried out so intensively that only no more than 10 mg/kg of metal ions are present in the wash water. It has been found that in known methods the crystalline structure of graphite can be damaged so severely that its use as electrode graphite becomes impossible. Because, in one preferred embodiment of the method, no liquid chemical or thermal oxidation is carried out before separating the graphite, the crystalline structure of the graphite is so little damaged that it can generally be reused in batteries.

Очистка графита предпочтительно включает нагревание графита до температуры TZ разложения связующего, составляющей по меньшей мере 250°C и/или самое большее 700°C, в частности, самое большее 430°C. При такой температуре разлагаются остатки связующего, которое часто состоит из поливинилиденфторида. При более высоких температурах графит может быть поврежден. Нагревание может быть проведено в вакууме, в частности, при давлении не более 300 гПа, но это не является обязательным.Purification of graphite preferably involves heating the graphite to a binder decomposition temperature TZ of at least 250°C and/or at most 700°C, in particular at most 430°C. At this temperature, the remaining binder, which often consists of polyvinylidene fluoride, decomposes. At higher temperatures, graphite can be damaged. Heating can be carried out in a vacuum, in particular at a pressure not exceeding 300 hPa, but this is not necessary.

Нагревание может быть проведено в окислительной атмосфере, например, в воздухе или в кислороде, причем предпочтительно подают воздух или кислород.The heating can be carried out in an oxidizing atmosphere, for example air or oxygen, preferably air or oxygen being supplied.

Альтернативно, нагревание может быть проведено в инертной атмосфере, например, в атмосфере, которая состоит из азота и/или аргона.Alternatively, heating can be carried out in an inert atmosphere, for example, in an atmosphere that consists of nitrogen and/or argon.

Альтернативно, нагревание может быть проведено в восстановительной атмосфере. Например, тогда атмосфера содержит водород.Alternatively, heating can be carried out in a reducing atmosphere. For example, then the atmosphere contains hydrogen.

Кроме того, очистка графита может включать классификацию графита так, что образуется по меньшей мере одна мелкая фракция и одна крупная фракция. Классификацию предпочтительно проводят так, что доля связующего в мелкой фракции по меньшей мере вдвое больше, чем в крупной фракции. Например, классификация может представлять собой просеивание (грохочение).In addition, refining graphite may include classifying the graphite so that at least one fine fraction and one coarse fraction are formed. The classification is preferably carried out such that the proportion of binder in the fine fraction is at least twice that of the coarse fraction. For example, the classification may be sieving (screening).

Альтернативно или дополнительно, очистка графита может включать флотацию графита или связующего, в частности, в водной флотационной жидкости.Alternatively or additionally, purification of graphite may involve flotation of the graphite or binder, particularly in an aqueous flotation fluid.

Опять же альтернативно или дополнительно, очистка включает удаление связующего из графита растворителем. В качестве растворителя пригодны, например, вода, N-метилпирролидон или смесь их обоих. Очистку предпочтительно проводят до тех пор, пока доля связующего не составит меньше, чем заданное максимальное содержание связующего. Максимальное содержание связующего предпочтительно составляет самое большее 2 массовых процента, в частности, самое большее 1 массовый процент. Как правило, максимальное содержание связующего допустимо на уровне свыше 0,1 промилле.Again alternatively or additionally, purification involves removing the binder from the graphite with a solvent. Suitable solvents include, for example, water, N-methylpyrrolidone or a mixture of both. Purification is preferably carried out until the binder proportion is less than a predetermined maximum binder content. The maximum binder content is preferably at most 2% by weight, in particular at most 1% by weight. As a rule, the maximum binder content is allowed at levels above 0.1 ppm.

Удаление предпочтительно проводят при температуре растворителя по меньшей мере 20°C, в частности, по меньшей мере 40°C, особенно предпочтительно по меньшей мере 60°C.Removal is preferably carried out at a solvent temperature of at least 20°C, in particular at least 40°C, particularly preferably at least 60°C.

Полезно, когда очистка включает стадии регенерации растворителя путем (i) снижения растворимости связующего, в частности, снижением температуры растворителя и отфильтровыванием связующего, или (ii) выпаривания растворителя и повторной конденсации растворителя. Альтернативно, растворитель может быть заменен так часто, пока доля связующего в нем не станет ниже максимального содержания связующего.It is useful when the purification includes the steps of solvent recovery by (i) reducing the solubility of the binder, in particular by lowering the temperature of the solvent and filtering the binder, or (ii) evaporating the solvent and recondensing the solvent. Alternatively, the solvent may be replaced frequently until the proportion of binder in it is below the maximum binder content.

Опять же альтернативно или дополнительно, очистка графита включает ополаскивание и/или промывание кислотой, в частности, неорганической кислотой, предпочтительно серной кислотой. Очистку предпочтительно проводят до тех пор, пока концентрация металлических примесей не составит самое большее 10000 млн-1. Очищенный таким образом графит может в очень многих областях применения заменить вновь полученный графит.Again alternatively or additionally, cleaning graphite involves rinsing and/or washing with an acid, in particular an inorganic acid, preferably sulfuric acid. Purification is preferably carried out until the concentration of metal impurities is at most 10,000 ppm . Graphite purified in this way can replace newly obtained graphite in many applications.

Способ предпочтительно включает стадию выделения меди из черновой жидкости, так что получается обезмеженная черновая жидкость. Возможно, но не обязательно, что выделение меди представляет собой проводимый непосредственно после выщелачивания жидкостной химический процесс. В частности, также возможно, что перед выделением меди были отделены другие металлы. В частности, речь идет о селективном выделении меди. Температура при выделении меди предпочтительно составляет между 0°C и 100°C. Выделение предпочтительно проводят в течение от более 1 до 720 мин.The method preferably includes the step of separating copper from the rough liquid, so that a decontaminated rough liquid is obtained. It is possible, but not certain, that copper recovery represents a liquid chemical process occurring immediately after leaching. In particular, it is also possible that other metals were separated before the copper was isolated. In particular, we are talking about the selective release of copper. The copper recovery temperature is preferably between 0°C and 100°C. The isolation is preferably carried out for from more than 1 to 720 minutes.

Выделение может, например, представлять собой цементацию. При цементации протекает электрохимическая реакция ионов меди, так что образуется элементарная медь. Например, цементацию проводят с использованием железосодержащего субстрата.The release may, for example, be cementation. During cementation, an electrochemical reaction of copper ions occurs so that elemental copper is formed. For example, cementation is carried out using an iron-containing substrate.

Альтернативно, выделение представляет собой осаждение. Например, медь может быть осаждена в виде сульфида меди. Для этого к черновой жидкости добавляют осаждающее вещество, например, серосодержащее вещество. При этом речь может идти о гидросульфиде натрия. В этом случае выпадает сульфид меди, в частности CuS. Полезно, когда осаждающее вещество добавляют сверхстехиометрически, так что концентрация ионов меди в обезмеженной черновой жидкости предпочтительно составляет ниже 10 мг на литр, особенно предпочтительно ниже 1 мг на литр.Alternatively, the isolation is precipitation. For example, copper can be precipitated as copper sulfide. To do this, a precipitating substance, for example, a sulfur-containing substance, is added to the draft liquid. In this case, we can talk about sodium hydrosulfide. In this case, copper sulfide, in particular CuS, precipitates. It is advantageous when the precipitating agent is added superstoichiometrically, so that the concentration of copper ions in the decontaminated rough liquid is preferably below 10 mg per liter, particularly preferably below 1 mg per liter.

Способ предпочтительно включает стадию окисления обезмеженного раствора. Это предпочтительно выполняют введением окислителя. Например, в качестве окислителя может быть использована перекись водорода.The method preferably includes the step of oxidizing the depurified solution. This is preferably accomplished by introducing an oxidizing agent. For example, hydrogen peroxide can be used as an oxidizing agent.

Окисление предпочтительно проводят так, чтобы окислились ионы железа. Полезно, когда послеThe oxidation is preferably carried out so that iron ions are oxidized. Useful when after

- 5 044283 этого следует стадия осаждения железа. В частности, ионы Fe2+ в обезмеженной черновой жидкости могут быть окислены до ионов Fe3+. Это может быть выполнено с помощью окислителя, например, соединения кислорода. В отношении соединения кислорода речь может идти, например, о перекиси водорода или озоне.- 5 044283 this is followed by the stage of iron deposition. In particular, Fe 2+ ions in the deferred roughing fluid can be oxidized to Fe 3+ ions. This can be accomplished using an oxidizing agent, such as an oxygen compound. The oxygen compound may be, for example, hydrogen peroxide or ozone.

Осаждение железа предпочтительно выполняют в виде гидроксида. Особенно полезно, когда осаждают алюминий, предпочтительно в форме гидроксида. Кроме того, полезно, когда осаждают присутствующий титан, предпочтительно в форме оксида титана. Осаждением железа и/или алюминия получают чистую жидкость.Precipitation of iron is preferably carried out in the form of hydroxide. Particularly useful when aluminum is precipitated, preferably in hydroxide form. It is also advantageous when the titanium present is precipitated, preferably in the form of titanium oxide. Precipitation of iron and/or aluminum produces a clear liquid.

Осаждение железа и/или алюминия и/или титана предпочтительно проводят добавлением NaOH, Na2CO3, KOH, MgO или гидроксида аммония.Precipitation of iron and/or aluminum and/or titanium is preferably carried out by adding NaOH, Na 2 CO 3 , KOH, MgO or ammonium hydroxide.

Следует указать на то, что понятие чистая жидкость должно означать только то, что были удалены рассматриваемые в качестве примесей металлы, такие как железо, а также, возможно, медь, алюминий и титан. В частности, понятие чистая жидкость ни в коем случае не дает никаких сведений о концентрации других веществ.It should be pointed out that the concept of a pure liquid should only mean that metals considered as impurities, such as iron, and possibly also copper, aluminum and titanium, have been removed. In particular, the concept of a pure liquid in no way provides any information about the concentration of other substances.

Под тем признаком, что для окисления применяется соединение кислорода, подразумевают, что при окислительно-восстановительной реакции кислород изменяет свою степень окисления. Альтернативно, в качестве окислителя может быть применено, например, соединение, которое содержит кислород, но он не изменяет свою степень окисления при окислительно-восстановительной реакции.By the fact that an oxygen compound is used for oxidation, it is meant that during a redox reaction, oxygen changes its oxidation state. Alternatively, the oxidizing agent may be, for example, a compound that contains oxygen but does not change its oxidation state during the redox reaction.

Окисление предпочтительно проводят до тех пор, пока электрохимический потенциал не составит между 0,8 и 1,4 Вольта по отношению к стандартному водородному электроду. В этом диапазоне напряжений происходит реакция Fe2+;+Fe3++е’.Oxidation is preferably carried out until the electrochemical potential is between 0.8 and 1.4 Volts relative to a standard hydrogen electrode. In this voltage range the reaction Fe 2+ ;+Fe 3+ +e' occurs.

Значение рН при окислении предпочтительно составляет не более 8,7. При осаждении значение рН предпочтительно составляет по меньшей мере 4,3, в частности, по меньшей мере 4,8. В частности, значение рН при осаждении составляет не более 8,7, предпочтительно не более 7,8. Тем самым достигают того, что железо и/или алюминий и/или титан выпадают в осадок в очень большой степени.The oxidation pH value is preferably no more than 8.7. During precipitation, the pH value is preferably at least 4.3, in particular at least 4.8. In particular, the pH value during precipitation is not more than 8.7, preferably not more than 7.8. This ensures that iron and/or aluminum and/or titanium precipitate to a very large extent.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления способ включает стадию проведения ионного обмена. Для этого применяют ионообменник. Ионный обмен предпочтительно проводят так, что удаляют металлические примеси. Металлические примеси представляют собой цинк и/или медь, и/или алюминий, и/или железо. Возможно, что удаляют все четыре элемента, три из этих элементов, два из этих элементов или только один элемент. Например, для ионного обмена применяют ионообменник, который содержит хелатирующий комплексообразователь с группами аминофосфоновой кислоты в качестве функциональных групп.According to one preferred embodiment, the method includes the step of performing ion exchange. For this, an ion exchanger is used. The ion exchange is preferably carried out in such a way that metallic impurities are removed. Metal impurities are zinc and/or copper and/or aluminum and/or iron. It is possible that all four elements are removed, three of these elements, two of these elements, or just one element. For example, for ion exchange, an ion exchanger is used that contains a chelating complexing agent with aminophosphonic acid groups as functional groups.

Полезно, когда ионный обмен проводят после осаждения железа и/или алюминия. Таким образом, мало количество железа и/или алюминия, которые должны быть удалены ионным обменом.It is useful when ion exchange is carried out after the deposition of iron and/or aluminum. Thus, the amount of iron and/or aluminum that must be removed by ion exchange is small.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления способ включает стадию удаления остатков растворителя из электролита, в частности, путем фильтрования и/или адсорбирования. Это предпочтительно выполняют перед ионным обменом и/или после или одновременно с удалением железа и/или алюминия. Особенно предпочтительно удаление происходит в обезмеженной черновой жидкости и/или чистой жидкости. Адсорбирование предпочтительно проводят с использованием активированного угля.According to one preferred embodiment, the method includes the step of removing residual solvent from the electrolyte, in particular by filtration and/or adsorption. This is preferably performed before ion exchange and/or after or simultaneously with the removal of iron and/or aluminum. Particularly preferably, the removal takes place in a decontaminated rough liquid and/or a clean liquid. Adsorption is preferably carried out using activated carbon.

Возможно, но не обязательно, что удаление остатков растворителя электролита выполняют таким образом, что насыпью добавляют активированный уголь и после этого удаляют его, в частности, отфильтровывают.It is possible, but not necessarily, that the removal of residual electrolyte solvent is carried out in such a way that activated carbon is added in bulk and then removed, in particular filtered.

Из чистой жидкости предпочтительно удаляют марганец, в частности, жидкостной экстракцией, предпочтительно посредством связывающего марганец комплексообразователя, который, например, растворен в липофильной жидкости. Липофильная жидкость может представлять собой, например, нефтепродукт, к примеру, керосин. Связывающим марганец комплексообразователем может быть, например, ди(2-этилгексил)фосфорная кислота. Значение рН при удалении марганца предпочтительно составляет между 1 и 9.Manganese is preferably removed from the pure liquid, in particular by liquid-liquid extraction, preferably by means of a manganese-binding complexing agent, which is, for example, dissolved in the lipophilic liquid. The lipophilic liquid may be, for example, a petroleum product, for example kerosene. The manganese-binding complexing agent can be, for example, di(2-ethylhexyl)phosphoric acid. The pH value for manganese removal is preferably between 1 and 9.

Было установлено, что предпочтительно экстрагировать марганец перед кобальтом. Тогда для удаления переходных металлов становится излишним Cyanex 301 (бис(2,4,4-триметилпентил)дитиофосфи новая кислота), что сокращает затраты на оборудование.It has been found that it is preferable to extract manganese before cobalt. Cyanex 301 (bis(2,4,4-trimethylpentyl)dithiophosphic acid) is then unnecessary for transition metal removal, which reduces equipment costs.

Способ предпочтительно включает жидкостную экстракцию кобальта. Ее предпочтительно выполняют из чистой жидкости или из жидкости, из которой был удален марганец. Особенно полезным для этого оказалось применение связывающего кобальт комплексообразователя, например, растворенного в липофильной жидкости комплексообразователя. Липофильная жидкость может представлять собой, например, нефтепродукт, к примеру, керосин. Одна возможность состоит в использовании органической фосфиновой кислоты, например, Cyanex 272 (бис(2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислоты). Значение рН при экстракции кобальта предпочтительно составляет между 1 и 10.The method preferably involves liquid-liquid extraction of cobalt. It is preferably made from a pure liquid or from a liquid from which the manganese has been removed. Particularly useful for this purpose is the use of a cobalt-binding complexing agent, for example a complexing agent dissolved in a lipophilic liquid. The lipophilic liquid may be, for example, a petroleum product, for example kerosene. One possibility is to use an organic phosphinic acid, for example Cyanex 272 (bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid). The pH value for cobalt extraction is preferably between 1 and 10.

Способ предпочтительно включает стадию удаления никеля. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления удаление никеля представляет собой жидкостную экстракцию никеля. Ее предпочтительно выполняют связывающим никель комплексообразователем. Им может быть, например, ди- 6 044283 (2-этилгексил)фосфорная кислота. Тогда значение рН предпочтительно составляет между 1 и 10. Альтернативно, связывающим никель комплексообразователем является неодекановая кислота. В этом случае значение рН предпочтительно составляет между 2 и 10. Комплексообразователь предпочтительно растворен в липофильной жидкости, например, в нефтепродукте, таком как керосин. Полезно, когда жидкостную экстракцию проводят из чистой жидкости, из которой были удалены марганец и кобальт.The method preferably includes the step of removing nickel. In one preferred embodiment, nickel removal is liquid-liquid extraction of nickel. This is preferably carried out with a nickel-binding complexing agent. It can be, for example, di- 6 044283 (2-ethylhexyl)phosphoric acid. The pH value is then preferably between 1 and 10. Alternatively, the nickel-binding complexing agent is neodecanoic acid. In this case, the pH value is preferably between 2 and 10. The complexing agent is preferably dissolved in a lipophilic liquid, for example a petroleum product such as kerosene. It is useful when liquid-liquid extraction is performed from a pure liquid from which manganese and cobalt have been removed.

Согласно альтернативному варианту осуществления удаление никеля включает осаждение гидроксокарбоната никеля. Гидроксокарбонат никеля имеет общую формулу xNiCO3-yNi(OH)2-zH2O. Осаждение предпочтительно проводят при температуре в температурном диапазоне 0-100°C, в частности, при по меньшей мере 70°C. Значение рН при осаждении предпочтительно составляет выше рН 7, в частности, выше рН 9,9.In an alternative embodiment, nickel removal involves precipitation of nickel hydroxycarbonate. Nickel hydroxycarbonate has the general formula xNiCO 3 -yNi(OH) 2 -zH 2 O. Precipitation is preferably carried out at a temperature in the temperature range of 0-100°C, in particular at at least 70°C. The pH value during precipitation is preferably higher than pH 7, in particular higher than pH 9.9.

Также было обнаружено, что предпочтительно экстрагировать кобальт и никель перед марганцем. В этом случае марганец может быть осажден, и жидкостная экстракция становится излишней.It has also been found that it is preferable to extract cobalt and nickel before manganese. In this case, the manganese may be precipitated, making liquid-liquid extraction unnecessary.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления для экстракции переходных металлов, кобальт и никель могут быть экстрагированы в комбинированном процессе экстракции из чистой жидкости, так что получают обедненную кобальтом и никелем жидкость.According to one preferred embodiment for the extraction of transition metals, cobalt and nickel can be extracted in a combined pure liquid extraction process such that a liquid depleted in cobalt and nickel is obtained.

Для экстракции никеля и/или кобальта пригоден, например, Cyanex 301 (бис(2,4,4триметилпентил)дитиофосфиновая кислота), который может быть использован растворенным в керосине. При этом образуется насыщенная органическая фаза. Никель и/или кобальт могут быть реэкстрагированы из насыщенной органической фазы, например, с помощью соляной кислоты или серной кислоты. Из полученного таким образом кобальт- и никельсодержащего раствора кобальт может быть удален посредством связывающего кобальт комплексообразователя. Например, это выполняют с использованием растворенного в липофильной жидкости комплексообразователя. Липофильная жидкость может представлять собой, например, нефтепродукт, к примеру, керосин. Возможно применение органической фосфиновой кислоты, например, Cyanex 272 (бис(2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислоты).For the extraction of nickel and/or cobalt, for example, Cyanex 301 (bis(2,4,4trimethylpentyl)dithiophosphinic acid), which can be used dissolved in kerosene, is suitable. In this case, a saturated organic phase is formed. Nickel and/or cobalt can be re-extracted from the saturated organic phase, for example using hydrochloric acid or sulfuric acid. From the cobalt- and nickel-containing solution thus obtained, the cobalt can be removed by means of a cobalt-binding complexing agent. For example, this is done using a complexing agent dissolved in a lipophilic liquid. The lipophilic liquid may be, for example, a petroleum product, for example kerosene. It is possible to use organic phosphinic acid, for example Cyanex 272 (bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid).

Затем никель выкристаллизовывают в виде хлорида никеля или сульфата никеля. Например, кобальт также может быть реэкстрагирован с использованием соляной кислоты и/или серной кислоты из насыщенной органической фазы, а затем кристаллизован в виде хлорида кобальта или сульфата кобальта.The nickel is then crystallized out as nickel chloride or nickel sulfate. For example, cobalt can also be re-extracted using hydrochloric acid and/or sulfuric acid from a saturated organic phase and then crystallized as cobalt chloride or cobalt sulfate.

Удалением никеля и кобальта получают обедненный никелем и кобальтом раствор. Из этого раствора может быть удален марганец, в частности, жидкостной экстракцией, предпочтительно посредством связывающего марганец комплексообразователя. Например, им может быть ди-(2-этилгексил)фосфорная кислота. Значение рН при удалении марганца предпочтительно составляет 1-9. Тем самым получают насыщенную органическую фазу, из которой марганец может быть реэкстрагирован. Из полученного таким образом раствора затем может быть выкристаллизован хлорид марганца и/или сульфат марганца.By removing nickel and cobalt, a solution depleted in nickel and cobalt is obtained. Manganese can be removed from this solution, in particular by liquid-liquid extraction, preferably by means of a manganese-binding complexing agent. For example, it could be di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid. The pH value for manganese removal is preferably 1-9. A saturated organic phase is thereby obtained from which the manganese can be re-extracted. From the solution thus obtained, manganese chloride and/or manganese sulfate can then be crystallized.

Альтернативно, марганец может быть осажден из обедненного никелем и кобальтом раствора, например, в виде карбоната. Для этого к марганецсодержащей жидкости предпочтительно добавляют карбонат, например, карбонат натрия. Значение рН предпочтительно составляет выше 7, в частности, выше 10,5.Alternatively, manganese can be precipitated from a nickel-cobalt-depleted solution, for example as a carbonate. For this purpose, a carbonate, for example sodium carbonate, is preferably added to the manganese-containing liquid. The pH value is preferably higher than 7, in particular higher than 10.5.

Опять же альтернативно или дополнительно, марганец осаждением переводят в гидроксид марганца. Для этого к марганецсодержащей целевой жидкости добавляют предпочтительно гидроксид, например, гидроксид натрия. Значение рН предпочтительно составляет выше 7, в частности, выше 10,5.Again, alternatively or additionally, manganese is converted into manganese hydroxide by precipitation. For this purpose, a hydroxide, for example sodium hydroxide, is preferably added to the manganese-containing target liquid. The pH value is preferably higher than 7, in particular higher than 10.5.

Удалением кобальта, никеля и/или марганца получают целевую жидкость.By removing cobalt, nickel and/or manganese, the target liquid is obtained.

Из целевой жидкости согласно одному предпочтительному варианту осуществления выделяют литий. Литий предпочтительно осаждают из целевой жидкости. Например, это может быть выполнено добавлением фосфата, например, фосфата натрия, или карбоната, например, карбоната натрия. Осаждение лития предпочтительно проводят при рН 7-14.According to one preferred embodiment, lithium is recovered from the target liquid. Lithium is preferably precipitated from the target liquid. For example, this can be accomplished by adding a phosphate, eg sodium phosphate, or a carbonate, eg sodium carbonate. Lithium precipitation is preferably carried out at pH 7-14.

Полезно, когда перед осаждением лития предварительно включают стадию концентрирования, так что повышают концентрацию лития. Альтернативно, литий может быть осажден в виде фосфата лития, для чего, например, может быть добавлен фосфат натрия. Концентрирование может выполнено, например, с помощью обратного осмоса и/или выпаривания.It is advantageous when a concentration step is first included before lithium deposition so that the lithium concentration is increased. Alternatively, the lithium can be precipitated as lithium phosphate, for example by adding sodium phosphate. Concentration can be accomplished, for example, by reverse osmosis and/or evaporation.

Когда чистая жидкость уже не содержит ни кобальта, ни никеля, ни марганца, литий предпочтительно осаждают из чистой жидкости. Эта ситуация имеет место, когда, например, для получения измельченного материала применяют исключительно литий-железо-фосфатные батареи.When the pure liquid no longer contains cobalt, nickel or manganese, lithium is preferably precipitated from the pure liquid. This situation occurs when, for example, lithium iron phosphate batteries are used exclusively to produce shredded material.

Альтернативно, литий извлекают посредством жидкостной экстракции. Для этого предпочтительно применяют связывающий литий комплексообразователь, например, Cyanex 936 от фирмы Solvay. После реэкстракции неорганической кислотой получают сконцентрированный раствор лития, из которого литий может быть высажен или выкристаллизован.Alternatively, lithium is recovered through liquid-liquid extraction. For this purpose, a lithium-binding complexing agent is preferably used, for example Cyanex 936 from Solvay. After stripping with inorganic acid, a concentrated lithium solution is obtained, from which lithium can be precipitated or crystallized.

Измельченный материал предпочтительно включает порошкообразный электродный материал из литий-ионных батарей. Из измельченных литий-ионных батарей отделяют измельченные электродные фольги, пленки сепараторов, прочие пленки, материалы оболочки элементов (аккумуляторов), а также компоненты периферии модулей батарей, так что получают порошкообразный активный электродный материал.The ground material preferably includes powdered lithium ion battery electrode material. From the crushed lithium-ion batteries, the crushed electrode foils, separator films, other films, cell shell materials (batteries), and battery module peripheral components are separated so that powdered active electrode material is obtained.

Измельченный материал в результате измельчения батарей и одновременного и/или последующегоShredded material resulting from battery shredding and simultaneous and/or subsequent

- 7 044283 инактивирования полученного таким образом сырьевого измельченного материала предпочтительно получают высушиванием. Особенно полезно, когда измельчение проводят в атмосфере инертного газа и/или в вакууме. Когда измельчение происходит в вакууме, давление предпочтительно составляет не выше 300 гПа. Температура предпочтительно составляет не выше 100°C, предпочтительно не выше 80°C. Тем самым избегают образования фторорганических веществ. Фтор остается в измельченном материале и, как описано выше, вытесняется при вскрытии серной кислотой.- 7 044283 inactivation of the raw material crushed material thus obtained is preferably obtained by drying. It is especially useful when grinding is carried out under an inert gas atmosphere and/or vacuum. When grinding occurs under vacuum, the pressure is preferably no higher than 300 hPa. The temperature is preferably not higher than 100°C, preferably not higher than 80°C. This prevents the formation of organofluorine substances. Fluorine remains in the crushed material and, as described above, is displaced by sulfuric acid upon opening.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, после инактивирования отделяют измельченные металлические фольги токоотводов, пленки сепараторов, компоненты оболочки элементов и компоненты модулей, так что получают измельченный материал.According to one preferred embodiment, after inactivation, the shredded metal foils of the current leads, separator films, cell shell components and module components are separated so that shredded material is obtained.

Полезно, когда измельченный материал после измельчения нагревают до температуры ТЕ удаления электролита выше 80°C, так что присутствующий в измельченном материале электролит испаряется. При инактивировании удаляют низкокипящие компоненты электролита. Однако возможно, что в измельченном материале остаются более высококипящие компоненты электролита. Они могут затруднять последующие технологические стадии, поэтому предпочтительно их удаление. Температура TE удаления электролита предпочтительно составляет по меньшей мере 100°C, в частности, по меньшей мере 150°C, и самое большее 300°C, в частности, самое большее 250°C.It is advantageous when the ground material, after grinding, is heated to an electrolyte removal temperature TE above 80° C., so that the electrolyte present in the ground material evaporates. During inactivation, low-boiling components of the electrolyte are removed. However, it is possible that higher boiling electrolyte components remain in the crushed material. They can hinder subsequent processing steps, so it is preferable to remove them. The electrolyte removal temperature TE is preferably at least 100°C, in particular at least 150°C, and at most 300°C, in particular at most 250°C.

Батареи предпочтительно предварительно разряжают и/или получают в результате демонтажа батарейных систем или батарейных модулей.The batteries are preferably pre-discharged and/or obtained by dismantling battery systems or battery modules.

В утилизационной установке по изобретению реактор предпочтительно представляет собой вращающуюся трубчатую печь или, в частности, нагреваемый смеситель принудительного действия. Тем самым обеспечивают тщательное смешение серной кислоты с измельченным материалом. Например, реактор обеспечивает управление или регулирование температуры, посредством которого температуру смеси из измельченного материала и серной кислоты доводят до температуры вскрытия и выдерживают при ней. Вскрытие может быть выполнено в непрерывном или периодическом режиме.In the recovery plant according to the invention, the reactor is preferably a rotary tube furnace or, in particular, a heated forced mixer. This ensures thorough mixing of sulfuric acid with the crushed material. For example, the reactor provides temperature control or regulation whereby the temperature of the mixture of crushed material and sulfuric acid is brought to and maintained at tamper temperature. Dissection can be performed in a continuous or batch mode.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления утилизационная установка имеет дозировочное устройство для добавления дозируемого массопотока qm концентрированной серной кислоты к измельченному материалу, так что образуется смесь, и (b) прибор определения температуры смеси для определения температуры TM смеси. Дозировочное устройство предпочтительно настроено для регулирования дозируемого массопотока qm так, чтобы температура TM смеси оставалась в пределах заданного интервала I температуры смеси. Было установлено, что при добавлении серной кислоты выделяется значительное количество тепла. Чтобы предотвратить слишком сильное возрастание температуры TM смеси, отслеживают температуру TM смеси и регулируют дозируемый массопоток qm так, чтобы не превышалось заданное требуемое значение температуры ТМ,треб. смеси.According to one preferred embodiment, the recovery plant has a metering device for adding a metered mass flow qm of concentrated sulfuric acid to the crushed material so that a mixture is formed, and (b) a mixture temperature detector for determining the temperature TM of the mixture. The dosing device is preferably configured to regulate the dosed mass flow q m so that the mixture temperature T M remains within a given mixture temperature range I. It was found that a significant amount of heat was generated when sulfuric acid was added. To prevent the temperature TM of the mixture from increasing too much, the temperature of the TM mixture is monitored and the dosed mass flow qm is adjusted so that the specified required value of the TM temperature, required , is not exceeded. mixtures.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления утилизационная установка включает в себя выщелачивающее устройство для выщелачивания вскрытого материала в водной среде.According to one preferred embodiment, the recovery plant includes a leach device for leaching the exposed material in an aqueous environment.

Утилизационная установка предпочтительно имеет сепаратор фтора для улавливания фтороводорода. Например, фтороводород может быть осажден. Но также возможно, что фтороводород отводят для реакции с другим веществом, например, органическим веществом.The recovery plant preferably has a fluorine separator to capture hydrogen fluoride. For example, hydrogen fluoride may be precipitated. But it is also possible that hydrogen fluoride is diverted to react with another substance, such as an organic substance.

Полезно, когда утилизационная установка выполнена подвижной. Другими словами, возможно перемещение утилизационной установки без необходимости в ее демонтаже. Утилизационную установку предпочтительно размещают в 20-футовом контейнере или в 40-футовом контейнере.It is useful when the recycling unit is made mobile. In other words, it is possible to move the recovery plant without having to dismantle it. The recovery unit is preferably housed in a 20-foot container or a 40-foot container.

Транспортирование измельченного материала часто сопряжено с риском, так как он содержит горючие вещества и фтористые соединения. Поэтому существует - возможно, допустимо малая - опасность того, что это приведет к возгоранию с выделением фтороводорода. Поэтому полезно, когда электролит, компоненты элемента, электродные фольги и электродный порошок разделяют децентрализованно. Поэтому предпочтительно, когда утилизационная установка имеет установку переработки батарей для измельчения литиевых батарей, как это описано в DE 10 2015 207 843 А1. Тогда возможно, но не обязательно, чтобы и реактор, устройство подачи серной кислоты и выпускное устройство, а также при необходимости дополнительные устройства, которые указаны в формуле изобретения, были выполнены подвижными, а предпочтительно вместе размещены в 20-футовом контейнере или 40-футовом контейнере.Transporting crushed material is often risky as it contains flammable substances and fluoride compounds. There is therefore - perhaps an acceptably small - risk that this will lead to a fire releasing hydrogen fluoride. It is therefore beneficial when the electrolyte, cell components, electrode foils and electrode powder are separated in a decentralized manner. It is therefore preferable for the recycling plant to have a battery recycling plant for shredding lithium batteries, as described in DE 10 2015 207 843 A1. It is then possible, but not necessary, that the reactor, the sulfuric acid supply device and the outlet device, as well as, if necessary, additional devices that are indicated in the claims, are made movable, and preferably placed together in a 20-foot container or a 40-foot container .

Утилизационная установка предпочтительно включает устройство извлечения графита, которое имеет устройство отделения графита, в частности, фильтр, для отделения графита, и которое размещено за реактором по направлению движения материала.The recovery plant preferably includes a graphite recovery device, which has a graphite separation device, in particular a filter, for separating the graphite, and which is located downstream of the reactor in the direction of flow of the material.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления устройство извлечения графита включает промывное устройство для вымывания приставшего щелочного раствора из графита. Это промывное устройство предпочтительно предназначено для вымывания щелочного раствора водной жидкостью.According to one preferred embodiment, the graphite recovery device includes a washing device for washing away adhering alkaline solution from the graphite. This washing device is preferably designed to wash away the alkaline solution with an aqueous liquid.

Утилизационная установка предпочтительно включает детектор фтора для обнаружения фтористых соединений, в частности, фтороводорода. В отношении детектора фтора речь предпочтительно идет об измерителе фтороводорода для измерения концентрации фтороводорода в отходящем газе.The recovery plant preferably includes a fluoride detector for detecting fluoride compounds, in particular hydrogen fluoride. The fluorine detector is preferably a hydrogen fluoride meter for measuring the concentration of hydrogen fluoride in the exhaust gas.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления утилизационная установка включает блок управления, который связан с детектором фтора и выполнен с возможностью автоматическогоAccording to one preferred embodiment, the recovery plant includes a control unit which is coupled to a fluorine detector and is capable of automatically

- 8 044283 управления реактором так, чтобы он поддерживал температуру вскрытия до тех пор, пока концентрация фтора, в частности, концентрация фтороводорода, в отходящем газе не станет ниже заданного предельного значения.- 8 044283 control the reactor so that it maintains the opening temperature until the fluorine concentration, in particular the hydrogen fluoride concentration, in the exhaust gas falls below a predetermined limit value.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления утилизационная установка включает отстойник осадка для отделения, в частности отфильтровывания, выпавших в осадок Cu или соединений Cu.According to one preferred embodiment, the recovery plant includes a sludge settling tank for separating, in particular filtering, precipitated Cu or Cu compounds.

Полезно, когда утилизационная установка имеет устройство экстракции переходных металлов, в частности, устройство жидкостной экстракции, для экстрагирования кобальта, марганца и/или никеля, которое размещено за устройством извлечения графита по направлению движения материала.It is advantageous if the recovery plant has a transition metal extraction device, in particular a liquid extraction device, for extracting cobalt, manganese and/or nickel, which is located downstream of the graphite extraction device in the direction of flow of the material.

Кроме того, утилизационная установка предпочтительно имеет сепаратор осадка Fe/Al/Ti для отделения, в частности отфильтровывания, выпавших в осадок соединений железа и/или алюминия и/или титана. Сепаратор осадка Fe/Al/Ti предпочтительно размещен по направлению движения материала за инактивирующим устройством, например, вращающейся трубчатой печью, и перед возможно имеющимся устройством удаления переходных металлов для удаления кобальта, никеля и/или марганца, например, в форме устройства жидкостной экстракции.In addition, the recovery plant preferably has a Fe/Al/Ti sediment separator for separating, in particular filtering, precipitated iron and/or aluminum and/or titanium compounds. The Fe/Al/Ti precipitate separator is preferably located downstream of an inactivation device, for example a rotary tube kiln, and in front of a possible transition metal removal device for removing cobalt, nickel and/or manganese, for example in the form of a liquid-liquid extraction device.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления утилизационная установка имеет ионообменник для проведения ионного обмена, при котором удаляют цинк и/или медь, и/или железо, и/или алюминий. В частности, ионообменник выполнен так, что при ионном обмене кобальт и/или никель и/или марганец не удаляются. Ионообменник предпочтительно размещен по направлению движения материала за экстрактором меди для экстракции меди из черновой жидкости. Особенно предпочтительно, ионообменник размещен по направлению движения материала за сепаратором осадка Fe/Al/Ti.According to one preferred embodiment, the recovery plant has an ion exchanger for performing ion exchange in which zinc and/or copper and/or iron and/or aluminum are removed. In particular, the ion exchanger is designed such that cobalt and/or nickel and/or manganese are not removed during ion exchange. The ion exchanger is preferably located downstream of the copper extractor to extract copper from the rough fluid. Particularly preferably, the ion exchanger is located in the direction of material flow behind the Fe/Al/Ti sediment separator.

Утилизационная установка предпочтительно имеет фильтр с активированным углем для удаления органических соединений, в частности, компонентов электролита. Фильтр с активированным углем предпочтительно размещен за сепаратором осадка Fe/Al/Ti.The recovery plant preferably has an activated carbon filter to remove organic compounds, in particular electrolyte components. The activated carbon filter is preferably located behind the Fe/Al/Ti sediment separator.

Максимальная температура, воздействию которой подвергают измельченный материал или вскрытый материал, предпочтительно составляет не выше 1000°C, предпочтительно не выше 700°C, в частности, менее 335°C. Измельченный материал предпочтительно не подвергают приводящей к растрескиванию обработке.The maximum temperature to which the crushed material or exposed material is exposed is preferably not higher than 1000°C, preferably not higher than 700°C, in particular less than 335°C. The crushed material is preferably not subjected to cracking processing.

Утилизационная установка по изобретению предпочтительно включает измельчительный блок для измельчения литиевых батарей, так что получают дробленый материал. Кроме того, утилизационная установка предпочтительно включает инактивирующее устройство для инактивирования дробленого материала. Полезно, когда инактивирующее устройство включает сушильное устройство, которое выполнено с возможностью сушки дробленого материала до тех пор, пока содержание электролита в измельченном материале не станет таким малым, что электрохимическая реакция оказывается невозможной.The recycling plant of the invention preferably includes a shredder unit for shredding lithium batteries so that shredded material is obtained. In addition, the recovery plant preferably includes an inactivation device for inactivating the crushed material. Advantageously, the inactivation device includes a drying device that is configured to dry the crushed material until the electrolyte content of the crushed material becomes so low that an electrochemical reaction is no longer possible.

Возможно, что утилизационная установка имеет устройство удаления электролита для нагрева инактивированного измельченного материала до температуры (ТЕ) удаления электролита свыше 80°C, в частности, свыше 120°C. Устройство удаления электролита размещено по направлению движения материала за инактивирующим устройством.It is possible that the recovery plant has an electrolyte removal device for heating the inactivated crushed material to an electrolyte removal temperature (TE) above 80°C, in particular above 120°C. The electrolyte removal device is located in the direction of material movement behind the inactivating device.

Утилизационная установка предпочтительно имеет вакуумную установку, которая соединена с сушильным устройством для создания вакуума в сушильном устройстве.The recovery unit preferably has a vacuum unit which is connected to the drying device to create a vacuum in the drying device.

Полезно, когда вакуумная установка выполнена с возможностью создания вакуума по меньшей мере 300 гПа. Другими словами, вакуумная установка выполнена так, что достигается давление, которое составляет 300 гПа или менее. Чтобы сократить расходы на оборудование, вакуумная установка предпочтительно выполнена так, что максимальное достижимое давление составляет более 0,01 Па, предпочтительно более 1 Па.It is useful when the vacuum installation is configured to create a vacuum of at least 300 hPa. In other words, the vacuum installation is designed such that a pressure is achieved that is 300 hPa or less. To reduce equipment costs, the vacuum installation is preferably configured such that the maximum achievable pressure is greater than 0.01 Pa, preferably greater than 1 Pa.

Утилизационная установка предпочтительно имеет устройство отделения твердых металлов для удаления твердого металла из измельченного материала. Под устройством отделения твердых металлов, в частности, понимают устройство для отделения фрагментов периферийных компонентов системы батарей, элементов батарей и/или токовых выводов литиевых батарей. Например, устройство отделения твердых металлов включает устройство магнитной сепарации и/или классификатор (грохот), в частности, поперечно-поточный сепаратор и/или сепаратор типа зигзаг.The recovery plant preferably has a solid metal separation device for removing solid metal from the crushed material. By hard metal separating device is meant, in particular, a device for separating fragments of peripheral components of a battery system, battery cells and/or current terminals of lithium batteries. For example, a solid metal separation device includes a magnetic separation device and/or a classifier (screen), in particular a cross-flow separator and/or a zigzag separator.

Альтернативно или дополнительно, утилизационная установка предпочтительно включает устройство отделения легкой фракции для отделения легкой фракции, которая, например, включает пленку сепаратора и материал покрытия. Устройство отделения легкой фракции предпочтительно включает сепаратор типа зигзаг и/или воздушный сепаратор, причем полезно, когда воздух в устройство отделения легкой фракции подают в замкнутом контуре (т.е. циркулируют). Это сокращает воздействие пыли на окружающую среду. Под воздушным сепаратором речь идет, например, о воздушно-проходном сите.Alternatively or additionally, the recovery plant preferably includes a light fraction separation device for separating the light fraction, which, for example, includes a separator film and a coating material. The light cut separator preferably includes a zigzag separator and/or an air separator, and it is advantageous if air is supplied to the light cut separator in a closed loop (ie circulated). This reduces the impact of dust on the environment. By air separator we are talking, for example, about an air-pass sieve.

Полезно, когда утилизационная установка имеет сепарационное устройство, в частности, сортировочное устройство, для сепарации активного материала от носителя, в частности, посредством воздушнопроходного сита и/или посредством второй ступени измельчения, так что получают фракцию активного материала и фракцию носителя. Фракция носителя включает, в частности, алюминиевую и медную фольгу.It is advantageous if the recovery plant has a separation device, in particular a sorting device, for separating the active material from the carrier, in particular by means of an air-pass screen and/or by means of a second grinding stage, so that an active material fraction and a carrier fraction are obtained. The carrier fraction includes, in particular, aluminum and copper foil.

- 9 044283- 9 044283

Возможно, но не обязательно, что утилизационная установка имеет выгружное устройство для выгрузки измельченного материала в транспортировочную емкость. Посредством этой транспортировочной емкости измельченный материал может быть при необходимости транспортирован на большое расстояние, которое, например, может составлять по меньшей мере 1 км. После этого измельченный материал может быть введен из транспортировочной емкости в реактор.It is possible, but not necessary, for the recycling plant to have an unloading device for unloading the crushed material into a transport container. By means of this transport container, the crushed material can optionally be transported over a long distance, which for example can be at least 1 km. The crushed material can then be introduced from the transport container into the reactor.

В альтернативном варианте также возможно, что утилизационная установка не имеет выгружного устройства для выгрузки измельченного материала в транспортировочную емкость. В этом случае измельченный материал после измельчения предпочтительно переносят посредством действующих непрерывно или периодически транспортеров к реактору и там вводят в реактор.Alternatively, it is also possible that the recovery plant does not have an unloading device for unloading the crushed material into a transport container. In this case, the crushed material, after grinding, is preferably transferred by means of continuous or intermittent conveyors to the reactor and there introduced into the reactor.

Далее изобретение подробнее разъяснено с помощью сопроводительных чертежей. На них показано:The invention is explained in more detail below with the help of the accompanying drawings. They show:

фиг. 1 - технологическая блок-схема способа по изобретению и фиг. 2 - схематический вид утилизационной установки по изобретению, фиг. 3 - технологическая блок-схема способа переработки по изобретению не содержащего кобальт, никель и марганец измельченного материала, фиг. 4 - технологическая блок-схема способа переработки не содержащего кобальт и никель, марганецсодержащего измельченного материала и фиг. 5 - технологическая блок-схема способа переработки по изобретению не содержащего марганец и никель, кобальтсодержащего измельченного материала, фиг. 6 - технологическая блок-схема переработки не содержащего марганец, кобальт- и никельсодержащего измельченного материала, фиг. 7 показывает измельчительный блок утилизационной установки по изобретению, фиг. 8а и 8b показывают технологическую блок-схему способа по изобретению, фиг. 9 показывает утилизационную установку по изобретению согласно дополнительному варианту осуществления, и фиг. 10 схематически показывает установку очистки графита утилизационной установки по изобретению.fig. 1 is a flow chart of the method according to the invention and FIG. 2 is a schematic view of a recovery plant according to the invention, FIG. 3 is a flow diagram of the processing method according to the invention of cobalt-, nickel- and manganese-free crushed material, FIG. 4 is a flow diagram of a method for processing cobalt- and nickel-free manganese-containing crushed material and FIG. 5 is a technological block diagram of the processing method according to the invention of manganese- and nickel-free cobalt-containing crushed material, FIG. 6 - technological block diagram of processing of manganese-free, cobalt- and nickel-containing crushed material, FIG. 7 shows a grinding unit of a recovery plant according to the invention, FIG. 8a and 8b show a flowchart of the method according to the invention, FIG. 9 shows a recovery plant according to the invention according to a further embodiment, and FIG. 10 schematically shows a graphite purification plant of a recycling plant according to the invention.

Фиг. 1 показывает технологическую блок-схему способа по изобретению. Сначала обеспечивают измельченный материал, например, в форме измельченного активного электродного материала. Это может быть выполнено, например, способом, который описан в DE 10 2015 207 843 А1, который включен сюда по этой ссылке. В частности, возможно, что сначала батареи измельчают, в результате чего получают черновой измельченный материал (продукт измельчения). На последующей стадии черновой измельченный материал инактивируют сушкой, в результате чего получают инактивированный черновой измельченный материал.Fig. 1 shows a flowchart of the method according to the invention. First, ground material is provided, for example in the form of ground electrode active material. This can be done, for example, in the manner described in DE 10 2015 207 843 A1, which is incorporated here by reference. In particular, it is possible that the batteries are first shredded, resulting in a rough shredded material (grind product). In a subsequent step, the rough ground material is inactivated by drying, resulting in an inactivated rough ground material.

Инактивирование предпочтительно представляет собой высушивание. Высушивание проводят, например, в атмосфере инертного газа или в вакууме. Полезно, когда давление при высушивании составляет не выше 300 гПа, а температура при высушивании составляет не выше 80°C. Тем самым получают измельченный материал 10, который уже не может в значительной мере вступать в электрохимическую реакцию, так как содержание низкокипящих компонентов электролита слишком низко.Inactivation is preferably drying. Drying is carried out, for example, in an atmosphere of inert gas or in a vacuum. It is useful when the drying pressure is not higher than 300 hPa and the drying temperature is not higher than 80°C. This results in crushed material 10, which can no longer enter into an electrochemical reaction to a significant extent, since the content of low-boiling components of the electrolyte is too low.

После инактивирования способ может включать стадию удаления электролита. Для этого инактивированный измельченный материал 10 загружают в емкость 11 и там нагревают до температуры ТЕ удаления электролита, предпочтительно выше 100°C, в частности, выше Т=15О°С. Возможно, но не обязательно, что емкость 11 представляет собой вакуумную камеру, в которой посредством вакуумного насоса, который составляет часть утилизационной установки, можно создавать разрежение, например, по меньшей мере 300 гПа. В емкости 11 из измельченного материала 10 удаляют электролит, который не удалось удалить при инактивировании.After inactivation, the method may include the step of removing the electrolyte. To do this, the inactivated crushed material 10 is loaded into a container 11 and heated there to the electrolyte removal temperature TE, preferably above 100°C, in particular above T=15O°C. It is possible, but not necessarily, that the container 11 is a vacuum chamber in which a vacuum of, for example, at least 300 hPa can be created by means of a vacuum pump that forms part of the recovery plant. In container 11, the electrolyte that could not be removed during inactivation is removed from the crushed material 10.

Согласно предпочтительному варианту осуществления способа, после инактивирования и, возможно, нагревания до температуры TE удаления электролита, от чернового измельченного материала отделяют активный электродный материал. Это предпочтительно выполняют комбинацией механического воздействия, магнитной сепарации, отделения цветных металлов, просеивания и разделения по плотности. Полезным является применение просеивание в воздушном потоке, поскольку получается чистый просеянный материал при более тонкой зернистости отделенной фракции.According to a preferred embodiment of the method, after inactivation and possibly heating to the electrolyte removal temperature TE, the active electrode material is separated from the rough ground material. This is preferably accomplished by a combination of mechanical action, magnetic separation, non-ferrous metal separation, screening and density separation. Screening in an air stream is beneficial because it produces clean sieved material with a finer grain size of the separated fraction.

Этот измельченный материал 10 смешивают с серной кислотой 12. Например, смешение может представлять собой перемешивание с использованием мешалки. Правда, также возможно, что смешение выполняют просто добавлением. В частности, это возможно тогда, когда измельченный материал 10 находится в реакторе, например, в форме вращающейся трубчатой печи.This ground material 10 is mixed with sulfuric acid 12. For example, the mixing may be mixing using a stirrer. However, it is also possible that mixing is accomplished simply by addition. In particular, this is possible when the ground material 10 is located in a reactor, for example in the form of a rotary kiln.

Также возможно, что измельченный материал и серную кислоту смешивают друг с другом в реакционной емкости. Полученный таким образом смешанный измельченный материал затем помещают в реактор, в частности, вращающуюся трубчатую печь.It is also possible that the crushed material and sulfuric acid are mixed with each other in the reaction vessel. The mixed crushed material thus obtained is then placed in a reactor, in particular a rotary tube furnace.

Полезно, когда серную кислоту 12 дозируют с помощью устройства 43 подачи серной кислоты (см. фиг. 2). Описанные в связи с фиг. 2 предпочтительные варианты осуществления этого устройства подачи серной кислоты пригодны также для описанного на фиг. 1 способа.It is useful when the sulfuric acid 12 is dosed using the sulfuric acid supply device 43 (see FIG. 2). Described in connection with FIGS. 2 preferred embodiments of this sulfuric acid supply device are also suitable for the one described in FIG. 1 way.

- 10 044283- 10 044283

Серная кислота 12 предпочтительно является по меньшей мере 95%-ной. Измельченный материал и серную кислоту 12 доводят до температуры вскрытия TA, которая, например, составляет по меньшей мере Ta=140°C, в частности, по меньшей мере 150°C. Если может быть определено значение рН, то оно составляет для смеси измельченного материала и серной кислоты ниже рН 1,5. Однако, как правило, содержание воды в смеси слишком мало, чтобы определить значение рН.Sulfuric acid 12 is preferably at least 95% strength. The crushed material and sulfuric acid 12 are brought to the opening temperature T A , which is, for example, at least T a =140°C, in particular at least 150°C. If the pH value can be determined, it is below pH 1.5 for a mixture of crushed material and sulfuric acid. However, as a rule, the water content of the mixture is too low to determine the pH value.

При вскрытии образуется отходящий газ 14, который, в частности, содержит фтороводород HF. Вскрытие проводят до тех пор, пока в периодическом сравнительном испытании в емкости без непрерывного добавления материала в отходящем газе 14 не будет достигнуто содержание фтористого соединения, в частности, содержание фтороводорода, ниже заданного порогового значения, например, 0,83 мг на кубический метр. Это контролируют с помощью детектора 15 фтора, который непрерывно измеряет концентрацию фтора.Upon opening, an exhaust gas 14 is formed, which in particular contains hydrogen fluoride HF. The opening is carried out until, in a periodic comparative test in a vessel without continuous addition of material, the fluoride content, in particular the hydrogen fluoride content, is achieved in the exhaust gas 14 below a predetermined threshold value, for example, 0.83 mg per cubic meter. This is monitored using a fluoride detector 15, which continuously measures the fluoride concentration.

Если вскрытие происходит в периодическом режиме, то вскрытие выполняют до тех пор, пока не будет достигнуто содержание фтористого соединения, в частности, содержание фтороводорода, ниже заданного порогового значения, например, 0,83 мг на кубический метр.If the opening is carried out in a batch mode, then the opening is carried out until the fluoride content, in particular the hydrogen fluoride content, is achieved below a predetermined threshold value, for example, 0.83 mg per cubic meter.

Альтернативно или дополнительно, вскрытие проводят до тех пор, пока во вскрытом материале не будет достигнута концентрация фтора CF водорастворимого фторида ниже 100 миллиграммов на килограмм вскрытого материала, предпочтительно ниже 10 мг/кг, а особенно предпочтительно ниже предела обнаружения. Другими словами, время пребывания измельченного материала 10 и серной кислоты 12 выбирают так, что вскрытый материал имеет концентрацию фтора CF по водорастворимому фториду, которая не превышает указанные значения.Alternatively or additionally, dissection is continued until the dissected material achieves a concentration of fluorine CF water-soluble fluoride below 100 milligrams per kilogram of dissected material, preferably below 10 mg/kg, and particularly preferably below the detection limit. In other words, the residence time of the crushed material 10 and sulfuric acid 12 is selected such that the exposed material has a fluorine concentration CF based on water-soluble fluoride that does not exceed the specified values.

Кроме того, получается вскрытый материал 16, который в хорошем приближении можно рассматривать как бесфтористый. Вскрытый материал 16 обрабатывают водой 18 и тем самым выщелачивают. Выщелачивание может быть проведено в той же емкости, в которой происходило вскрытие измельченного материала, но это не обязательно. Например, также возможно, что вскрытый материал загружают в емкость, которая предпочтительно уже содержит воду. Выщелачивание проводят при значении рН от 0,7 до 4 и, предпочтительно, без активного подведения или отведения тепла.In addition, an exposed material 16 is obtained which, to a good approximation, can be considered fluoride-free. The exposed material 16 is treated with water 18 and thereby leached. Leaching can be carried out in the same container in which the crushed material was opened, but this is not necessary. For example, it is also possible that the opened material is loaded into a container which preferably already contains water. Leaching is carried out at a pH value from 0.7 to 4 and, preferably, without active addition or removal of heat.

После выщелачивания отделяют графит 20 с помощью устройства 22 отделения графита. В данном случае устройство 22 отделения графита представляет собой фильтр с размером пор не более 15 микрометров, предпочтительно не более 10 микрометров. Полезно, когда размер пор составляет по меньшей мере 0,5 микрометра.After leaching, the graphite 20 is separated using the graphite separation device 22. Here, the graphite separation device 22 is a filter with a pore size of no more than 15 micrometers, preferably no more than 10 micrometers. It is useful when the pore size is at least 0.5 micrometer.

Графит 20 может быть очищен на последующей технологической стадии. Например, это выполняют добавлением воды, спирта, органического растворителя или неорганической кислоты, так что получают электродный графит. Электродный графит представляет собой такой графит, который пригоден для получения электродов, в частности, для литиевых батарей. При отделении графита 20 также получают черновую жидкость 24.Graphite 20 can be purified in a subsequent processing step. For example, this is done by adding water, alcohol, an organic solvent or an inorganic acid, so that electrode graphite is obtained. Electrode graphite is graphite that is suitable for producing electrodes, in particular for lithium batteries. When separating graphite 20, a draft liquid 24 is also obtained.

Очистка графита 20 может включать нагревание до температуры T20 разложения при ^(^250°^ в частности, Tz>350°C. Предпочтительно, справедливо TZ<=430°C. Нагреванием разлагают остатки связующего, которые, например, состоят из поливинилиденфторида (ПВДФ). Это предпочтительно выполняют в закрытой емкости.Purification of graphite 20 may involve heating to a decomposition temperature T 20 at ^(^250°^ in particular, T z >350°C. Preferably, T Z <=430°C is true. Heating decomposes binder residues, which, for example, consist of polyvinylidene fluoride (PVDF) This is preferably done in a closed container.

Альтернативно или дополнительно, очистка включает классификацию. Но классификация не является обязательной. Остатки связующего, как правило, имеют меньший диаметр, чем частицы графита, так что отсеиванием более мелких компонентов можно снизить содержание остатков связующего.Alternatively or additionally, purification includes classification. But classification is not mandatory. Binder residues typically have a smaller diameter than graphite particles, so screening out smaller components can reduce the binder residue content.

Альтернативно или дополнительно, очистка может включать флотацию. Например, флотацию проводят в водной жидкости.Alternatively or additionally, purification may include flotation. For example, flotation is carried out in an aqueous liquid.

Если очистка включает введение неорганической кислоты, например, плавиковой кислоты или соляной кислоты, то к тому же снижается содержание кремния, что является предпочтительным.If the purification involves the introduction of an inorganic acid, for example hydrofluoric acid or hydrochloric acid, the silicon content is also reduced, which is advantageous.

Из черновой жидкости 24 получают металлическую медь Cu, например, цементацией. Для этого, например, приводят металлическое железо в контакт с черновой жидкостью 24, так что ионы железа переходят в раствор, и осаждается металлическая медь.Metallic copper Cu is obtained from the rough liquid 24, for example by carburizing. To do this, for example, metallic iron is brought into contact with the roughing liquid 24, so that the iron ions go into solution and metallic copper is deposited.

Альтернативно, медь осаждают в виде сульфида меди. Например, это выполняют осаждением посредством добавления гидросульфида натрия NaHS. Выделением меди получают обезмеженную черновую жидкость 26. Она имеет значение рН в интервале от 0 до 4, например, рН 1.Alternatively, copper is precipitated as copper sulfide. For example, this is accomplished by precipitation by adding sodium hydrogen sulfide NaHS. By isolating copper, a decontaminated draft liquid 26 is obtained. It has a pH value in the range from 0 to 4, for example, pH 1.

Затем в обезмеженной черновой жидкости 26 окисляют ионы Fe2+ до ионов Fe3+. В данном случае это выполняют добавлением перекиси водорода Н2О2. Однако также может быть применен и другой окислитель. Значение рН обезмеженной черновой жидкости 26 перед окислением составляет ниже 4,3. Эту стадию предпочтительно проводят без активного подведения или отведения тепла.Then, in the decontaminated draft liquid 26, Fe 2+ ions are oxidized to Fe 3+ ions. In this case, this is done by adding hydrogen peroxide H 2 O 2 . However, another oxidizing agent may also be used. The pH value of the deferred roughing fluid 26 before oxidation is below 4.3. This step is preferably carried out without actively adding or removing heat.

На последующей стадии удаляют железо, алюминий и, при необходимости, титан в форме гидроксида. Для этого повышают значение рН до величины между 4,3 и 8,7. Это выполняют добавлением гидроксида натрия и последующим отделением, в частности, отфильтровыванием или отделением центрифугированием, образовавшегося осадка. Тем самым наряду с осажденными гидроксидами получают чистую жидкость 28.In a subsequent step, iron, aluminum and, if necessary, titanium in the form of hydroxide are removed. To do this, increase the pH value to a value between 4.3 and 8.7. This is accomplished by adding sodium hydroxide and then separating, in particular by filtration or centrifugation, the precipitate formed. Thus, along with the precipitated hydroxides, pure liquid 28 is obtained.

Возможно, но не обязательно, что чистую жидкость 28 очищают от органических компонентов по- 11 044283 средством фильтра 27' с активированным углем. В частности, когда уже перед этим была проведена очистка, в частности, посредством активированного угля 27, то это становится излишним.It is possible, but not necessary, that the clean liquid 28 is purified of organic components by means of an activated carbon filter 27'. In particular, when cleaning has already been carried out previously, in particular by means of activated carbon 27, this becomes unnecessary.

Возможно, но не обязательно, что цинк, и/или медь, и/или железо, и/или алюминий удаляют посредством ионного обмена. Это выполняют с помощью ионообменника 29. Неподвижная фаза ионообменника 29 предпочтительно представляет собой хелатирующий комплексообразователь с группами аминофосфоновой кислоты в качестве функциональных групп.It is possible, but not certain, that the zinc and/or copper and/or iron and/or aluminum are removed by ion exchange. This is accomplished using an ion exchanger 29. The stationary phase of the ion exchanger 29 is preferably a chelating complexing agent with aminophosphonic acid groups as functional groups.

Из чистой жидкости 28 посредством жидкостной экстракции экстрагируют никель и кобальт. Это в данном случае выполняют с помощью Cyanex 301, который растворен в органическом растворителе, как правило, в керосине.Nickel and cobalt are extracted from the pure liquid 28 by liquid-liquid extraction. In this case, this is done using Cyanex 301, which is dissolved in an organic solvent, usually kerosene.

Фиг. 1 показывает, что две стадии жидкостной экстракции включены друг в друга. Сначала посредством Cyanex 301, который растворен в керосине, экстрагируют кобальт и никель. Реэкстракцией кислотой, в частности, соляной или серной кислотой, получают раствор 30, который содержит никель и кобальт. Их после дополнительного разделения с помощью Cyanex 272 выкристаллизовывают отдельно друг от друга.Fig. 1 shows that two liquid-liquid extraction steps are included within each other. First, cobalt and nickel are extracted using Cyanex 301, which is dissolved in kerosene. Re-extraction with an acid, in particular hydrochloric or sulfuric acid, gives solution 30, which contains nickel and cobalt. After further separation using Cyanex 272, they are crystallized separately from each other.

Когда, как здесь или вообще в описании указывают название металла, например, марганца, то тем самым в принципе имеют в виду металлы в элементарной форме, а также в виде соединений, которые содержат этот металл, в общем включая ионы металла. Выражение, что экстрагируют марганец, кобальт и никель, тем самым также означает, что удаляют ионы марганца, кобальта и никеля и такие соединения, в частности также ионы, которые содержат марганец, кобальт и никель.When, as here or generally in the description, the name of a metal, for example manganese, is indicated, then in principle this means metals in elemental form, as well as in the form of compounds that contain this metal, generally including metal ions. The expression that manganese, cobalt and nickel are extracted also means that manganese, cobalt and nickel ions and such compounds are removed, in particular also ions which contain manganese, cobalt and nickel.

Экстракцией кобальта и никеля получают марганецсодержащую целевую жидкость 32. Значение рН целевой жидкости 32 может составлять между -0,7 и 10,5.By extracting cobalt and nickel, a manganese-containing target liquid 32 is obtained. The pH value of the target liquid 32 can be between -0.7 and 10.5.

Для дальнейшей переработки целевой жидкости 32 существуют (по меньшей мере) три альтернативы. Согласно первой альтернативе из марганецсодержащей целевой жидкости 32 посредством жидкостной экстракции удаляют марганец. Например, это может быть выполнено посредством ди-(2этилгексил)фосфорной кислоты (D2EHPA), которая растворена в керосине.There are (at least) three alternatives for further processing of the target liquid 32. In a first alternative, manganese is removed from the manganese-containing target liquid 32 by liquid-liquid extraction. For example, this can be accomplished by di-(2ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) which is dissolved in kerosene.

Согласно второй и третьей альтернативам марганец удаляют осаждением, которое, например, может быть выполнено добавлением гидроксида натрия. Согласно третьей альтернативе осаждение может быть проведено добавлением карбоната натрия.According to the second and third alternatives, the manganese is removed by precipitation, which, for example, can be accomplished by adding sodium hydroxide. According to a third alternative, precipitation can be carried out by adding sodium carbonate.

В результате удаления марганца получают целевую жидкость 34. Эта жидкость содержит в качестве важного компонента ионы лития. Согласно первой альтернативе литий может быть выделен в виде фосфата. Для этого, например, к целевой жидкости 34 добавляют фосфат натрия.By removing the manganese, the target liquid 34 is obtained. This liquid contains lithium ions as an important component. According to the first alternative, lithium can be isolated in the form of phosphate. To do this, for example, sodium phosphate is added to the target liquid 34.

Согласно второй альтернативе литий осаждают из целевой жидкости 34 в виде карбоната. Например, это выполняют посредством карбоната натрия. Подходящая температура составляет не более чем на 30 Кельвин ниже температуры кипения целевой жидкости 34 и, предпочтительно, выше 50°C. Необязательно, карбонат лития промывают водой при 50-100°C, предпочтительно 80-100°C, и/или этанолом.According to the second alternative, lithium is precipitated from the target liquid 34 in the form of carbonate. For example, this is done using sodium carbonate. A suitable temperature is no more than 30 Kelvin below the boiling point of the target liquid of 34 and preferably above 50°C. Optionally, the lithium carbonate is washed with water at 50-100°C, preferably 80-100°C, and/or ethanol.

Полезно, когда осаждению предшествует стадия концентрирования, в результате чего повышают концентрацию лития. Альтернативно, литий может быть осажден в виде фосфата лития, для чего может быть добавлен, например, фосфат натрия. Концентрирование может выполнено, например, с помощью обратного осмоса и/или выпаривания.It is useful when the deposition is preceded by a concentration step, resulting in an increased lithium concentration. Alternatively, the lithium can be precipitated as lithium phosphate by adding, for example, sodium phosphate. Concentration can be accomplished, for example, by reverse osmosis and/or evaporation.

Согласно третьей альтернативе литий экстрагируют путем жидкостной экстракции. Подробности можно найти в описании фиг. 8b. Поэтому компоненты установки 84 жидкостной экстракции лития для осуществления жидкостной экстракции приведены только схематически.According to the third alternative, lithium is extracted by liquid-liquid extraction. Details can be found in the description of FIG. 8b. Therefore, the components of the lithium liquid-liquid extraction unit 84 for performing liquid-liquid extraction are shown only schematically.

Фиг. 2 схематически показывает вид утилизационной установки 36 по изобретению для переработки литиевых батарей, в данном случае в форме измельченного материала 10, который получен из литиевых батарей. В альтернативном варианте также возможно, что в утилизационной установке перерабатывают электродный материал, который не должен быть измельчен. В данном случае утилизационная установка 36 включает реактор 40, в котором измельченный материал 10 вскрывают серной кислотой 12. Измельченный материал 10 и серную кислоту 12 смешивают друг с другом смесителем 42. Смеситель 42 предпочтителен, но не обязателен. Реактор 40 может представлять собой вращающуюся трубчатую печь, но это не обязательно. В частности, реактор 40, как в данном случае, может представлять собой емкость, которая может иметь мешалку.Fig. 2 shows a schematic view of a recycling plant 36 according to the invention for recycling lithium batteries, in this case in the form of shredded material 10 that is derived from lithium batteries. Alternatively, it is also possible that the recycling plant processes electrode material that does not have to be shredded. Here, the recovery unit 36 includes a reactor 40 in which the ground material 10 is exposed to sulfuric acid 12. The ground material 10 and the sulfuric acid 12 are mixed together by a mixer 42. A mixer 42 is preferred, but not required. The reactor 40 may be a rotary tube furnace, but is not required to be. In particular, the reactor 40, as here, may be a vessel which may have a stirrer.

Серную кислоту 12 добавляют посредством устройства 43 подачи серной кислоты, под которым речь может идти, например, о дозировочном устройстве, которое включает емкость 45 с серной кислотой и регулируемый вентиль 47. Однако также возможно, что серную кислоту 12 заливают из емкости.The sulfuric acid 12 is added via a sulfuric acid supply device 43, which can be, for example, a dosing device that includes a sulfuric acid container 45 and an adjustable valve 47. However, it is also possible that the sulfuric acid 12 is poured from the container.

Возможно, что сначала в реактор 40 загружают измельченный материал 10, например, с помощью транспортера. После этого с помощью регулируемого вентиля 47 дозированно вводят серную кислоту 12. С помощью прибора 41 определения температуры смеси выясняют, остается ли температура TM смеси 39 в пределах заданного интервала I температуры смеси. Например, прибор 41 определения температуры смеси представляет собой термометр. Но также возможно, что прибор 41 определения температуры смеси имеет камеру и блок оценки, так что может быть количественно или качественно определено развитие пены в смеси 39, когда вспенивание является мерой температуры TM смеси 39.It is possible that the crushed material 10 is first loaded into the reactor 40, for example using a conveyor. After this, using an adjustable valve 47, sulfuric acid 12 is dosed in. Using the mixture temperature determination device 41, it is determined whether the temperature TM of the mixture 39 remains within the specified range I of the mixture temperature. For example, the mixture temperature determination device 41 is a thermometer. But it is also possible that the mixture temperature determining device 41 has a chamber and an evaluation unit so that the development of foam in the mixture 39 can be quantitatively or qualitatively determined when foaming is a measure of the temperature TM of the mixture 39.

Если температура TM смеси 39 выходит за пределы интервала температуры смеси, дозируемый мас- 12 044283 сопоток qm серной кислоты сокращают тем, что дополнительно или полностью перекрывают вентиль 47.If the temperature TM of the mixture 39 goes beyond the temperature range of the mixture, the dosed mass flow qm of sulfuric acid is reduced by additionally or completely closing the valve 47.

Если температура TM смеси опять оказывается в пределах интервала I температуры смеси, вентиль 47 (дополнительно) открывают.If the mixture temperature TM again falls within the mixture temperature interval I, valve 47 (optional) is opened.

Альтернативно или дополнительно, в реактор 40 сначала вводят серную кислоту 12 и после этого добавляют измельченный материал 10, например, посредством транспортера 37, например, ленточного транспортера или шнекового питателя. Если температура TM смеси выходит за пределы интервала температуры смеси, то сокращают добавляемый массопоток q10 измельченного материала 10, в частности, до нуля. Если температура TM смеси опять оказывается в пределах интервала I температуры смеси, повышают добавляемый массопоток q10.Alternatively or additionally, sulfuric acid 12 is first introduced into the reactor 40 and then the crushed material 10 is added, for example, through a conveyor 37, such as a belt conveyor or a screw feeder. If the temperature TM of the mixture goes beyond the temperature range of the mixture, then the added mass flow q 10 of the crushed material 10 is reduced, in particular, to zero. If the temperature T M of the mixture is again within the range I of the mixture temperature, the added mass flow q 10 is increased.

Опять же альтернативно, серную кислоту 12 и измельченный материал 10 добавляют одновременно. Если температура TM смеси выходит за пределы интервала температуры смеси, то сокращают добавляемый массопоток q10 измельченного материала 10, или же сокращают либо дозируемый массопоток qm, либо добавляемый массопоток q10, или оба из них, в частности, до нуля.Again alternatively, sulfuric acid 12 and ground material 10 are added simultaneously. If the temperature TM of the mixture goes beyond the temperature range of the mixture, then the added mass flow q 10 of the crushed material 10 is reduced, or either the dosed mass flow qm or the added mass flow q 10 is reduced, or both of them, in particular, to zero.

Утилизационная установка 36 включает выпускное устройство 44 в форме трубопровода отходящего газа, который может быть соединен с устройством создания пониженного давления, так что отходящий газ 14 отсасывают из реактора 40. В альтернативном варианте возможно, что возникающее в реакторе 40 повышенное давление вытесняет отходящий газ 14 через выпускное устройство 44. Выпускное устройство 44 может иметь газоочиститель (скруббер) для вымывания фтороводорода. Например, отходящий газ 14 в этом газоочистителе приводят в контакт с соединением кальция, например, с водным раствором, который содержит ионы кальция, так что фтороводород вымывают из отходящего газа 14.The recovery unit 36 includes an outlet device 44 in the form of an off-gas conduit, which can be connected to a device for creating a reduced pressure, so that the off-gas 14 is sucked out of the reactor 40. Alternatively, it is possible that the increased pressure generated in the reactor 40 forces the off-gas 14 through outlet device 44. The outlet device 44 may have a scrubber for washing out hydrogen fluoride. For example, the exhaust gas 14 in this scrubber is brought into contact with a calcium compound, such as an aqueous solution that contains calcium ions, so that hydrogen fluoride is washed out from the exhaust gas 14.

Само собой разумеется, что представимы также другие методы удаления фтороводорода из отходящего газа 14. Также возможно, что отходящий газ 14 посредством выпускного устройства 44 подают в другой реактор, в котором фтороводород реагирует, например, с органическим веществом. Концентрацию фтора CF измеряют с помощью детектора 15 фтора.It goes without saying that other methods for removing hydrogen fluoride from the exhaust gas 14 are also conceivable. It is also possible that the exhaust gas 14 is supplied via an outlet device 44 to another reactor in which the hydrogen fluoride reacts, for example, with organic matter. The fluorine concentration C F is measured using a fluorine detector 15.

За реактором 40 по направлению М движения материала размещено выщелачивающее устройство 46, в котором вскрытый материал 16 выщелачивают, например, водой.Behind the reactor 40 in the direction M of the material movement there is a leaching device 46, in which the exposed material 16 is leached, for example, with water.

За выщелачивающим устройством 46 по направлению М движения материала размещено устройство 48 извлечения графита, которое в данном случае имеет только устройство 22 отделения графита в виде фильтра. Необязательное промывное устройство для вымывания приставшего щелочного раствора из графита не показано. Также возможно, что графит сначала загружают в транспортировочную емкость, а вымывание приставшего щелочного раствора проводят после транспортировки в другое место.Behind the leaching device 46 in the direction M of material movement there is a graphite extraction device 48, which in this case only has a graphite separation device 22 in the form of a filter. An optional flushing device for flushing adhering alkaline solution from the graphite is not shown. It is also possible that the graphite is first loaded into a transport container, and the adhering alkaline solution is washed out after transport to another location.

Устройство 48 извлечения графита может включать установку 49 очистки графита, которая имеет выщелачивающий реактор 51 и/или печь 53 и/или классификатор 55.The graphite recovery device 48 may include a graphite purification unit 49, which has a leaching reactor 51 and/or a furnace 53 and/or a classifier 55.

Выщелачивающий реактор 51 выполнен с возможностью выщелачивания графита 20 неорганической кислотой, в частности, плавиковой кислотой или соляной кислотой.The leaching reactor 51 is configured to leach graphite 20 with an inorganic acid, in particular hydrofluoric acid or hydrochloric acid.

Печь 53 выполнена с возможностью нагревания графита 20 до температуры TZ разложения. Печь 53 может быть соединена с газоподводом 57, который вводит окисляющий газ, в частности, кислород или воздух, когда нагревание нужно проводить в окислительной атмосфере. Если нагревание проводят в восстановительной атмосфере, то через газоподвод 57 подают восстановительный газ, например, водород. Если нагревание выполняют в инертной атмосфере, то через газоподвод 57 подают защитный газ, например, азот или аргон, или же, альтернативно или дополнительно, с печью 53 соединена вакуумная установка, чтобы создавать в печи разрежение по меньшей мере 300 гПа.The furnace 53 is configured to heat the graphite 20 to a decomposition temperature TZ. The furnace 53 may be connected to a gas supply 57, which introduces an oxidizing gas, in particular oxygen or air, when heating must be carried out in an oxidizing atmosphere. If heating is carried out in a reducing atmosphere, then a reducing gas, for example hydrogen, is supplied through the gas supply 57. If the heating is carried out in an inert atmosphere, a protective gas, for example nitrogen or argon, is supplied through the gas supply 57, or, alternatively or additionally, a vacuum unit is connected to the furnace 53 to create a vacuum of at least 300 hPa in the furnace.

Классификатор 55 выполнен с возможностью создания по меньшей мере одной тонкой фракции и одной крупной фракции, причем содержание связующего в тонкой фракции является более высоким, чем в крупной фракции.The classifier 55 is configured to create at least one fine fraction and one coarse fraction, wherein the binder content in the fine fraction is higher than in the coarse fraction.

Установка 49 очистки графита к тому же может иметь флотационное устройство для флотации графита, которым остатки связующего могут быть отделены от графита 20. Возможно, что установка 49 очистки графита имеет один, два, три или четыре из названных компонентов. Установка 49 очистки графита также не является обязательной.The graphite purification unit 49 may further have a flotation device for flotation of the graphite, by which the residual binder can be separated from the graphite 20. It is possible that the graphite purification unit 49 has one, two, three or four of these components. Installation 49 of graphite cleaning is also optional.

Утилизационная установка 36 может иметь ионообменник 29, как описано выше для варианта осуществления по фигуре 1. Альтернативно или дополнительно, утилизационная установка 36 может иметь один или два фильтра 27, 27' с активированным углем.The recovery unit 36 may have an ion exchanger 29, as described above for the embodiment of Figure 1. Alternatively or additionally, the recovery unit 36 may have one or two activated carbon filters 27, 27'.

За устройством 48 извлечения графита по направлению М движения материала размещен экстрактор 50 меди. Согласно первой альтернативе экстрактор меди включает емкость 52 для цементации меди после добавления железа, в частности, в форме железного листа или железных стружек, а также сепаратор 54 осадка для отделения выбранных соединений меди. Под сепаратором 54 осадка речь может идти, например, о фильтре. Размер пор фильтра предпочтительно составляет менее 50 микрометров и по меньшей мере 1 микрометр.Behind the graphite extraction device 48, in the direction M of the material movement, a copper extractor 50 is located. According to a first alternative, the copper extractor includes a vessel 52 for cementing the copper after the addition of iron, particularly in the form of iron sheets or iron filings, and a sediment separator 54 for separating selected copper compounds. Under the sediment separator 54 there can be, for example, a filter. The filter pore size is preferably less than 50 micrometers and at least 1 micrometer.

Согласно альтернативному варианту осуществления сепаратор осадка выполнен с возможностью отделения сульфида меди, а емкость 52 служит для реакции черновой жидкости 24 с NaHS, так что выпадает в осадок сульфид меди.In an alternative embodiment, the precipitate separator is configured to separate copper sulfide, and the vessel 52 reacts the rough liquid 24 with NaHS so that copper sulfide precipitates.

За экстрактором 50 меди по направлению движения материала размещен сепаратор 56 осадкаBehind the copper extractor 50 in the direction of material movement there is a sediment separator 56

- 13 044283- 13 044283

Fe/Al/Ti, в котором к обезмеженной черновой жидкости 26 добавляют окислитель 58. Это может быть выполнено в первой емкости 60.1. После этого полученный раствор переводят во вторую емкость 60.2, например, перекачивают. В эту вторую емкость 60.2 добавляют гидроксид, в частности, гидроксид щелочного металла.Fe/Al/Ti, in which an oxidizing agent 58 is added to the deferred roughing liquid 26. This can be done in the first container 60.1. After this, the resulting solution is transferred to a second container 60.2, for example, pumped. A hydroxide, in particular an alkali metal hydroxide, is added to this second container 60.2.

Например, добавляют гидроксид натрия. Таким образом, удаляют алюминий, железо и, возможно, титан в виде гидроксида или, соответственно, в виде гидратированного оксида. Посредством последующего по направлению движения материала сепаратора 62 частиц удаляют осадок. Сепаратор 62 частиц выполнен, например, в виде фильтра, который может иметь размер пор максимум 15 микрометров.For example, sodium hydroxide is added. In this way, aluminum, iron and possibly titanium are removed in the form of hydroxide or, respectively, in the form of hydrated oxide. By means of a subsequent particle separator 62 in the direction of movement of the material, the sediment is removed. The particle separator 62 is designed, for example, as a filter, which may have a pore size of a maximum of 15 micrometers.

Полученную таким образом чистую жидкость 28 подают в устройство 63 извлечения переходных металлов, которое в данном случае представляет собой устройство 64 жидкостной экстракции, которое включает устройство 66 жидкостной экстракции Co/Ni. Оно включает множество реакционных емкостей 38.1, 38.2 и т.д., которые соединены друг с другом, как показано на фигуре 2. Конструкция устройства жидкостной экстракции известна из уровня техники и поэтому более подробно не разъясняется. В результате этого получают марганецсодержащую целевую жидкость 32.The pure liquid 28 thus obtained is supplied to a transition metal recovery device 63, which in this case is a liquid-liquid extraction device 64 that includes a Co/Ni liquid-liquid extraction device 66. It includes a plurality of reaction vessels 38.1, 38.2, etc., which are connected to each other, as shown in Figure 2. The structure of the liquid extraction device is known in the prior art and therefore is not explained in more detail. As a result, manganese-containing target liquid 32 is obtained.

Целевую жидкость 32 подают в устройство 70 жидкостной экстракции марганца, в котором получают целевую жидкость 34.The target liquid 32 is supplied to a liquid-liquid extraction device 70 for manganese, in which the target liquid 34 is obtained.

Согласно одному альтернативному варианту, марганецсодержащую целевую жидкость 32 подают во второй осадительный реактор 72, в котором марганец осаждают в виде гидроксида марганца после добавления гидроксида, в частности, гидроксида щелочного металла, такого как, например, гидроксид натрия.According to one alternative, the manganese-containing target liquid 32 is supplied to a second precipitation reactor 72, in which the manganese is precipitated as manganese hydroxide after the addition of a hydroxide, in particular an alkali metal hydroxide, such as, for example, sodium hydroxide.

Согласно третьей альтернативе, марганецсодержащую целевую жидкость 32 направляют в осадительный реактор 74. В нем марганец после добавления карбоната, в частности, после добавления карбоната натрия, осаждают или выделяют в виде карбоната марганца.According to a third alternative, the manganese-containing target liquid 32 is sent to a precipitation reactor 74. There, the manganese after the addition of carbonate, in particular after the addition of sodium carbonate, is precipitated or recovered as manganese carbonate.

Литий осаждают в соответствующих емкостях согласно первой альтернативе в виде карбоната добавлением карбоната натрия, согласно второй альтернативе - в виде фосфата после добавления фосфата натрия. Возможно, что утилизационная установка 36 имеет концентратор 74 для удаления воды из целевой жидкости 34, чтобы стимулировать осаждение. Согласно третьей альтернативе, литий экстрагируют методом жидкостной экстракции. Подробности можно найти в описании фиг. 8b.Lithium is precipitated in appropriate containers according to the first alternative in the form of carbonate by adding sodium carbonate, according to the second alternative - in the form of phosphate after adding sodium phosphate. It is possible that the recovery unit 36 has a concentrator 74 to remove water from the target liquid 34 to promote precipitation. According to the third alternative, lithium is extracted using a liquid-liquid extraction method. Details can be found in the description of FIG. 8b.

Возможно, но не обязательно, что утилизационная установка 36 имеет установку 49 очистки графита. Установка 49 очистки графита может иметь выщелачивающий реактор 51 и/или печь 53. Опять же альтернативно или дополнительно, установка 49 очистки графита может иметь классификатор 55. Это вообще справедливо для всех вариантов осуществления изобретения.It is possible, but not necessary, that the recovery unit 36 has a graphite purification unit 49. The graphite purification unit 49 may have a leach reactor 51 and/or a furnace 53. Again, alternatively or additionally, the graphite purification unit 49 may have a classifier 55. This is generally true for all embodiments of the invention.

Фиг. 3 показывает технологическую блок-схему способа по изобретению переработки не содержащего кобальт, никель и марганец измельченного материала и/или электродного материала. Можно видеть, что этот способ соответствует способу по фиг. 1, причем те стадии, которые относятся к экстракции кобальта, никеля и марганца, исключены. Фильтры 27, 27' с активированным углем также являются необязательными, как и ионообменник 29.Fig. 3 shows a process flow diagram of a method according to the invention for processing cobalt-, nickel- and manganese-free ground material and/or electrode material. It can be seen that this method corresponds to the method of FIG. 1, and those stages that relate to the extraction of cobalt, nickel and manganese are excluded. Activated carbon filters 27, 27' are also optional, as is ion exchanger 29.

Фиг. 4 показывает технологическую блок-схему переработки марганецсодержащего и не содержащего кобальт и никель измельченного материала и/или электродного материала. Для экстракции марганца приведен только вариант с жидкостной экстракцией. Показанные на фиг. 1 и 2 три альтернативных варианта удаления марганца также возможны для способа по фиг. 4 и представляют собой предпочтительные варианты осуществления. Эти три альтернативы представляют собой осаждение в виде карбоната марганца, осаждение в виде гидроксида марганца и жидкостную экстракцию.Fig. 4 shows a process flow diagram for processing manganese-containing and cobalt- and nickel-free ground material and/or electrode material. For manganese extraction, only the liquid extraction option is given. Shown in FIG. 1 and 2, three alternative options for manganese removal are also possible for the process of FIG. 4 and represent preferred embodiments. The three alternatives are manganese carbonate precipitation, manganese hydroxide precipitation, and liquid-liquid extraction.

Альтернативными вариантами извлечения лития являются осаждение в виде фосфата лития или в виде карбоната лития.Alternative options for recovering lithium are precipitation as lithium phosphate or as lithium carbonate.

Фильтры 27, 27' с активированным углем также являются необязательными, как и ионообменник 29.Activated carbon filters 27, 27' are also optional, as is ion exchanger 29.

Фиг. 5 показывает технологическую блок-схему способа переработки не содержащего марганец и никель, кобальтсодержащего электродного и/или измельченного материала. Альтернативные варианты извлечения лития представляют собой осаждение в виде фосфата лития или в виде карбоната лития. Фильтры 27, 27' с активированным углем также являются необязательными, как и ионообменник 29.Fig. 5 shows a process flow diagram of a process for processing manganese-free, nickel-free, cobalt-containing electrode and/or ground material. Alternative options for lithium recovery are precipitation as lithium phosphate or as lithium carbonate. Activated carbon filters 27, 27' are also optional, as is ion exchanger 29.

Фиг. 6 показывает технологическую блок-схему способа по изобретению переработки кобальт- и никельсодержащего, не содержащего марганец электродного и/или измельченного материала. Альтернативные варианты извлечения лития представляют собой осаждение в виде фосфата лития или в виде карбоната лития. Фильтры 27, 27' с активированным углем также являются необязательными, как и ионообменник 29.Fig. 6 shows a process flow diagram of a method according to the invention for processing cobalt- and nickel-containing, manganese-free electrode and/or ground material. Alternative options for lithium recovery are precipitation as lithium phosphate or as lithium carbonate. Activated carbon filters 27, 27' are also optional, as is ion exchanger 29.

Фиг. 7 показывает второй вариант осуществления утилизационной установки 36 по изобретению, причем размещенные по направлению движения материала за выщелачивающим устройством 46 компоненты были опущены для наглядности.Fig. 7 shows a second embodiment of a recovery plant 36 according to the invention, with downstream components downstream of the leach device 46 being omitted for clarity.

Можно видеть, что утилизационная установка 36 имеет измельчительный блок 118, а также инактивирующее устройство 126. Инактивирующее устройство 126 выполнено как сушильное устройство.It can be seen that the recovery unit 36 has a grinding unit 118 as well as an inactivation device 126. The inactivation device 126 is configured as a drying device.

Сначала литиевые батареи 110.1, 110.2 и т.д., в частности, батарейные системы, состоящие из мно- 14 044283 гочисленных батарейных модулей или пакетов аккумуляторных батарей, которые в свою очередь состоят из множественных элементов батарей (аккумуляторов), разряжают в разрядном блоке 112. После этого на необязательно имеющейся станции 114 демонтажа следует разборка литиевых батарей 110, когда она необходима, так как в противном случае батарейные системы по геометрическим или гравиметрическим соображениям не могут быть помещены в измельчительный блок 118. Для этого батарейные системы при необходимости вскрывают и разбирают в такой степени, что модули или пакеты могут быть удалены по отдельности. Возможно, также отдельные элементы литиевых батарей могут быть отделены от управляющей электроники.First, lithium batteries 110.1, 110.2, etc., in particular battery systems consisting of multiple battery modules or battery packs, which in turn consist of multiple battery cells, are discharged in the discharge unit 112 This is followed by disassembly of the lithium batteries 110 at an optional dismantling station 114 when necessary since the battery systems cannot otherwise be placed in the shredding unit 118 for geometric or gravimetric reasons. to the extent that modules or packages can be removed individually. It is also possible that individual lithium battery cells could be separated from the control electronics.

Образовавшиеся таким образом субъединицы (модули/пакеты) и/или элементы 116.1, 116.2, и т.д., направляют в измельчительный блок 118. Измельчительный блок 118, например, может включать роторный шредер с по меньшей мере одним ротором и по меньшей мере одним статором. Измельчительный блок 118 может, кроме того, включать ножевую дробилку с одним ротором или с множественными роторами.The thus formed subunits (modules/packages) and/or elements 116.1, 116.2, etc. are sent to a shredding unit 118. The shredding unit 118, for example, may include a rotary shredder with at least one rotor and at least one stator. The grinding unit 118 may further include a single rotor or multiple rotor blade crusher.

Измельчительный блок 118 измельчает литиевые батареи 110.i под защитным газом 120, который, например, подают из баллона 122 с защитным газом. Альтернативно или дополнительно, может быть введен жидкий азот из источника 119 жидкого азота. Под защитным газом речь может идти, например, об азоте, благородном газе, диоксиде углерода, веселящем газе (закиси азота), или ином, предпочтительно нетоксичном газе.The grinding unit 118 grinds the lithium batteries 110.i under a shielding gas 120, which is supplied, for example, from a shielding gas cylinder 122. Alternatively or additionally, liquid nitrogen from liquid nitrogen source 119 may be introduced. The protective gas can be, for example, nitrogen, noble gas, carbon dioxide, laughing gas (nitrous oxide), or another, preferably non-toxic gas.

При измельчении возникает дробленый материал 124, который вводят в инактивирующее устройство в виде сушильного устройства 126. Между измельчительным блоком 118 и сушильным устройством 126 находится шлюз 128, который является настолько газонепроницаемым, что сушильное устройство 126 в высокой степени газонепроницаемо отделено от измельчительного блока 118.The grinding produces crushed material 124, which is introduced into the inactivation device in the form of a drying device 126. Between the grinding unit 118 and the drying device 126 is a gateway 128, which is so gas-tight that the drying device 126 is highly gas-tightly separated from the grinding unit 118.

Сушильное устройство 126 соединено с вакуумной установкой 129, которая имеет вакуумный насос 130 и создает разрежение. В сушильном устройстве 126 преобладает давление p126 с p126=100±60 гПа, предпочтительно 50 гПа. Следует отметить, что в рамках настоящего описания под вакуумным насосом, в частности, понимают в общем устройство, которое создает вакуум. При этом возможно и предпочтительно, но не обязательно, что вакуумный насос одновременно действует как компрессор, так, что из него подается газ под давлением, которое является более высоким, чем давление окружающей среды.The drying device 126 is connected to a vacuum unit 129, which has a vacuum pump 130 and creates a vacuum. The drying device 126 is dominated by a pressure p 126 with p 126 =100±60 hPa, preferably 50 hPa. It should be noted that in the context of the present description, a vacuum pump in particular generally refers to a device that creates a vacuum. It is possible and preferable, but not necessary, for the vacuum pump to simultaneously act as a compressor, so that gas is supplied from it at a pressure that is higher than the ambient pressure.

В показанном на фиг. 7 случае под вакуумным насосом речь идет о компрессоре, который отсасывает газ 131, находящийся в сушильном устройстве 126, и сжимает его. Альтернативно или дополнительно, вакуумная установка 129 имеет струйный насос, в котором струя среды в форме жидкости с высокой скоростью протекает через по меньшей мере одно сопло Вентури. Среда струи предпочтительно является щелочной и имеет значение рН по меньшей мере рН 13, и, например, представляет собой 10%ный раствор гидроксида калия.In shown in FIG. 7, under the vacuum pump we are talking about a compressor that sucks the gas 131 located in the drying device 126 and compresses it. Alternatively or additionally, the vacuum unit 129 has a jet pump in which a jet of medium in the form of a liquid flows at high speed through at least one Venturi nozzle. The jet medium is preferably alkaline and has a pH value of at least pH 13, and is, for example, a 10% potassium hydroxide solution.

Вакуумная установка 129 включает газоочистное устройство 132, которое размещено между сушильным устройством 126 и вакуумным насосом 130 и которое в данном случае включает конденсатор 134 и/или фильтр 136 с активированным углем. Конденсатор эксплуатируют при температуре, например, -10°C, так что сложный диметиловый эфир угольной кислоты (диметилкарбонат) и сложный этилметиловый эфир угольной кислоты (этилметилкарбонат) конденсируются и могут быть отведены в емкость 138 для конденсата. Кроме того, замерзает возможно присутствующая вода. Регулировочный вентиль 140 выполнен с возможностью открывания, когда давление p126 становится слишком высоким, и закрывания, когда давление p126 становится слишком малым, то есть ниже, чем заданное пороговое значение.The vacuum unit 129 includes a gas cleaning device 132, which is located between the drying device 126 and the vacuum pump 130 and which in this case includes a condenser 134 and/or an activated carbon filter 136. The condenser is operated at a temperature of, for example, -10°C, so that dimethyl carbonate (dimethyl carbonate) and ethyl methyl carbonate (ethyl methyl carbonate) are condensed and can be discharged to the condensate tank 138. In addition, any water that may be present freezes. The control valve 140 is configured to open when the pressure p 126 becomes too high, and close when the pressure p 126 becomes too low, that is, lower than a predetermined threshold value.

Предпочтительно, высушиваемый материал перемещают в сушильном устройстве 126. Например, это может быть обеспечено посредством перемешивания перемешивающим приспособлением 141, таким как якорная мешалка или пальцевая мешалка, например, с размещенными перпендикулярно валу мешалки стержнями. В альтернативном варианте, посредством подвижной сушильной емкости.Preferably, the material to be dried is transferred in the drying device 126. For example, this can be achieved by mixing with an agitator 141, such as an anchor agitator or a finger agitator, for example, with rods placed perpendicular to the agitator shaft. Alternatively, by means of a movable drying vessel.

Высушиванием дробленого материала 124 получают инактивированный измельченный материал 10, который направляют в смеситель 42.By drying the crushed material 124, inactivated crushed material 10 is obtained, which is sent to the mixer 42.

Альтернативно, инактивированный измельченный материал 10 в вакууме и/или в защитном газе загружают в транспортировочную емкость 146. Транспортировочная емкость 146 предпочтительно выполнена газонепроницаемой. Возможно, но не обязательно, что транспортировочную емкость 146 перед отправлением заполняют инертным газом, так, чтобы она оставалась под нормальным давлением. В альтернативном варианте также возможно, что транспортировочную емкость закрывают и транспортируют в вакуумированном состоянии. Возможно, что альтернативно транспортировочной емкости выбирают заваренную в вакууме фольгу, например, многослойную алюминиевую фольгу.Alternatively, the inactivated ground material 10 is loaded under vacuum and/or protective gas into a transport container 146. The transport container 146 is preferably gas-tight. It is possible, but not necessary, for the transport container 146 to be filled with inert gas prior to shipment so that it remains at normal pressure. Alternatively, it is also possible that the transport container is closed and transported in a vacuum state. It is possible that vacuum-sealed foil, for example multilayer aluminum foil, is chosen as an alternative to the transport container.

Через подающий трубопровод 148 в измельчительный блок 118 вводят защитный газ 120 с помощью вакуумного насоса 130. Если вакуумный насос 130 кроме того работает как компрессор, как в данном случае, который представляет собой предпочтительный вариант осуществления, то защитный газ 120 может быть подан в баллон 150 со сжатым газом. Альтернативно или дополнительно, защитный газ 120, при необходимости после дополнительной очистки, может быть выпущен в окружающую среду.Through the supply line 148, a protective gas 120 is introduced into the grinding unit 118 using a vacuum pump 130. If the vacuum pump 130 also operates as a compressor, as in this case, which is a preferred embodiment, then the protective gas 120 can be supplied to the cylinder 150 with compressed gas. Alternatively or additionally, the shielding gas 120, if necessary after further purification, can be released into the environment.

Фиг. 8а показывает несколько вариантов дополнительного способа по изобретению. Фиг. 8а показывает, что из чистой жидкости 28 путем экстракции кобальта, никеля и кремния получают марганецсо- 15 044283 держащую целевую жидкость 32.Fig. 8a shows several variants of an additional method according to the invention. Fig. 8a shows that from pure liquid 28, manganese-containing target liquid 32 is obtained by extraction of cobalt, nickel and silicon.

Согласно первой альтернативе, из марганецсодержащей целевой жидкости 32 кристаллизацией получают сульфат марганца или хлорид марганца.According to the first alternative, manganese sulfate or manganese chloride is obtained from the manganese-containing target liquid 32 by crystallization.

Согласно второй альтернативе, осаждением карбонатом, например карбонатом натрия, получают карбонат марганца.According to a second alternative, manganese carbonate is obtained by precipitation with a carbonate, for example sodium carbonate.

В качестве третьей альтернативы осаждают гидроксид марганца добавлением, например, гидроксида натрия. Из марганецсодержащей целевой жидкости 32 образуется не содержащая марганец целевая жидкость 76, из которой удаляют кобальт, например, посредством Cyanex 272. Так получают кобальтсодержащую жидкость 78, из которой выкристаллизовывают кобальт в виде сульфата кобальта или хлорида кобальта. Наряду с кобальтсодержащей жидкостью 78 образуется не содержащая кобальт жидкость 80, которая содержит никель и литий.As a third alternative, manganese hydroxide is precipitated by adding, for example, sodium hydroxide. From the manganese-containing target liquid 32, a manganese-free target liquid 76 is formed, from which the cobalt is removed, for example, by Cyanex 272. This produces a cobalt-containing liquid 78, from which the cobalt is crystallized out as cobalt sulfate or cobalt chloride. Along with the cobalt-containing liquid 78, a cobalt-free liquid 80 is formed, which contains nickel and lithium.

Фиг. 8b показывает дальнейшую переработку не содержащей кобальт жидкости 80. Сначала экстрагируют никель либо согласно первой альтернативе путем жидкостной экстракции и из полученной никельсодержащей жидкости 82 выкристаллизовывают никель в виде сульфата никеля или хлорида никеля. В альтернативном варианте никель осаждают, например, добавлением карбоната натрия. Из полученной тем самым целевой жидкости 34 осаждают литий согласно первой альтернативе в виде карбоната лития, согласно второй альтернативе - в виде фосфата лития, или согласно третьей альтернативе экстрагируют, например, с помощью Cyanex 936, а затем осаждают в виде карбоната лития.Fig. 8b shows further processing of the cobalt-free liquid 80. Nickel is first extracted, or in a first alternative by liquid-liquid extraction, and nickel is crystallized from the resulting nickel-containing liquid 82 as nickel sulfate or nickel chloride. Alternatively, the nickel is precipitated, for example by adding sodium carbonate. From the target liquid 34 thus obtained, lithium is precipitated according to a first alternative as lithium carbonate, according to a second alternative as lithium phosphate, or according to a third alternative it is extracted, for example using Cyanex 936, and then precipitated as lithium carbonate.

Фиг. 9 показывает утилизационную установку по изобретению согласно дополнительному варианту осуществления.Fig. 9 shows a recovery plant according to the invention according to a further embodiment.

Фиг. 10 схематически показывает вариант осуществления установки 49 очистки графита, которая имеет промывное устройство 86. Промывное устройство 86 имеет емкость 88, в которой графит 20 смешивают с растворителем 90. Растворитель 90, в данном случае вода с 10 массовыми процентами Nметилпирролидона, нагревают до температуры Т=6О°С. Смесь растворителя 90 и графита перемешивают с помощью мешалки. Посредством сепаратора 92 растворитель выводят из емкости 88, снижают температуру так, что уменьшается растворимость остаточного связующего в растворителе, и выпавшее в осадок остаточное связующее отделяют, например, отфильтровывают. После этого растворитель 90 возвращают в емкость 88.Fig. 10 schematically shows an embodiment of a graphite purification plant 49 that has a washer 86. The washer 86 has a container 88 in which graphite 20 is mixed with a solvent 90. The solvent 90, in this case water with 10 weight percent Nmethylpyrrolidone, is heated to a temperature of T 9O =6О°С. The mixture of solvent 90 and graphite is stirred using a stirrer. By means of the separator 92, the solvent is removed from the container 88, the temperature is reduced so that the solubility of the residual binder in the solvent decreases, and the precipitated residual binder is separated, for example, filtered. Solvent 90 is then returned to container 88.

Список ссылочных позиций измельченный материал, емкость, серная кислота, отходящий газ, детектор фтора, вскрытый материал, вода, графит, устройство отделения графита, черновая жидкость, обезмеженная черновая жидкость, фильтр с активированным углем, чистая жидкость, ионообменник, раствор, марганецсодержащая целевая жидкость, целевая жидкость, утилизационная установка, транспортер, электродный материал, смесь, реактор, прибор определения температуры смеси, смеситель, устройство подачи серной кислоты, выпускное устройство, емкость с серной кислотой, выщелачивающее устройство, регулируемый вентиль, устройство извлечения графита, установка очистки графита, экстрактор меди, выщелачивающий реактор,List of reference items crushed material, container, sulfuric acid, off-gas, fluorine detector, opened material, water, graphite, graphite separation device, draft liquid, deferred draft liquid, activated carbon filter, pure liquid, ion exchanger, solution, manganese-containing target liquid , target liquid, disposal unit, conveyor, electrode material, mixture, reactor, mixture temperature determination device, mixer, sulfuric acid supply device, outlet device, sulfuric acid container, leaching device, adjustable valve, graphite extraction device, graphite purification unit, copper extractor, leaching reactor,

- 16 044283 емкость, печь, сепаратор осадка, классификатор, сепаратор осадка Fe/Al/Ti, газоподвод, окислитель, емкость, сепаратор частиц, устройство извлечения переходных металлов, устройство жидкостной экстракции, устройство жидкостной экстракции Co/Ni, реакционная емкость, устройство жидкостной экстракции Mn, осадительный реактор, концентратор, не содержащая марганец целевая жидкость, кобальтсодержащая жидкость, не содержащая кобальт жидкость, никельсодержащая жидкость, установка жидкостной экстракции лития, промывное устройство, емкость, растворитель, сепаратор,- 16 044283 container, furnace, sediment separator, classifier, Fe/Al/Ti sediment separator, gas supply, oxidizer, container, particle separator, transition metal extraction device, liquid extraction device, Co/Ni liquid extraction device, reaction vessel, liquid extraction device Mn extraction, precipitation reactor, concentrator, manganese-free target liquid, cobalt-containing liquid, cobalt-free liquid, nickel-containing liquid, lithium liquid-liquid extraction unit, washing device, container, solvent, separator,

110 литиевая батарея,110 lithium battery,

114 станция демонтажа,114 dismantling station,

116 элементы,116 elements,

118 измельчительный блок,118 grinding unit,

119 источник жидкого азота,119 liquid nitrogen source,

120 защитный газ,120 shielding gas,

124 дробленый материал,124 crushed material,

126 сушильное устройство,126 drying device,

128 шлюз,128 gateway,

129 вакуумная установка,129 vacuum installation,

130 вакуумный насос,130 vacuum pump,

131 газ,131 gas,

132 газоочистное устройство,132 gas cleaning device,

134 конденсатор,134 capacitor,

136 фильтр с активированным углем,136 activated carbon filter,

138 емкость для конденсата,138 condensate container,

140 регулируемый вентиль,140 adjustable valve,

141 перемешивающее приспособление,141 mixing devices,

146 транспортировочная емкость,146 transport capacity,

148 подающий трубопровод,148 supply pipeline,

150 баллон со сжатым газом,150 compressed gas cylinder,

CF концентрация фтора,CF fluoride concentration,

М направление движения материала, qm дозируемый массопоток,M direction of material movement, qm dosed mass flow,

TA температура вскрытия, TZ температура разложения.T A opening temperature, TZ decomposition temperature.

--

Claims (22)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ переработки литиевых батарей, включающий стадии:1. A method for processing lithium batteries, including the stages: (а) реагирование измельченного материала (10), который содержит измельченные компоненты электродов литиевых батарей, с концентрированной серной кислотой (12) при температуре вскрытия (TA) по меньшей мере 100°C, в частности по меньшей мере 140°C, так что получаются отходящий газ (14) и вскрытый материал (16), (b) отведение отходящего газа (14) и (c) гидрометаллургическое химическое извлечение по меньшей мере одного металлического компонента вскрытого материала (16).(a) reacting the ground material (10), which contains ground components of lithium battery electrodes, with concentrated sulfuric acid (12) at an opening temperature (TA) of at least 100°C, in particular at least 140°C, so that off-gas (14) and recovered material (16), (b) removal of off-gas (14) and (c) hydrometallurgical chemical recovery of at least one metal component of the recovered material (16). 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что вскрытие измельченного материала (10) включает следующие стадии:2. Method according to claim 1, characterized in that the opening of the crushed material (10) includes the following stages: (a) смешение концентрированной серной кислоты (12) и измельченного материала (10), в результате чего получается смесь (39), (b) определение температуры (TM) смеси (39) и (c) управление или регулирование (i) дозируемого массопотока (qm) серной кислоты (12) и/или (ii) добавляемого массопотока (q10) измельченного материала (10), так что температура смеси (TM) остается в пределах заданного интервала (I) температуры смеси.(a) mixing concentrated sulfuric acid (12) and crushed material (10), resulting in a mixture (39), (b) determining the temperature (TM) of the mixture (39), and (c) controlling or adjusting (i) the metered mass flow (qm) sulfuric acid (12) and/or (ii) added mass flow (q 10 ) of crushed material (10), so that the mixture temperature (TM) remains within a given mixture temperature interval (I). 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что вскрытие измельченного материала (10) включает следующие стадии:3. Method according to claim 1, characterized in that the opening of the crushed material (10) includes the following stages: (a) добавление концентрированной серной кислоты (12) с дозируемым массопотоком (qm) к измельченному материалу (10) так, что получается смесь (39), (b) определение температуры (TM) смеси (39) и (c) регулирование дозируемого массопотока (qm) так, что температура смеси (TM) остается в пределах заданного интервала (I) температуры смеси.(a) adding concentrated sulfuric acid (12) with a metered mass flow (qm) to the crushed material (10) so that a mixture (39) is obtained, (b) determining the temperature ( TM ) of the mixture (39) and (c) adjusting the metered mass flow (q m ) so that the mixture temperature (T M ) remains within the specified interval (I) of the mixture temperature. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадиями:4. The method according to any of the preceding paragraphs, characterized by the steps: (a) выщелачивание вскрытого материала (16), в частности, водной жидкостью (18), и (b) перед гидрометаллургическим химическим извлечением по меньшей мере одного металлического компонента вскрытого материала (16), в частности, после выщелачивания вскрытого материала (16), проведение ионного обмена, при котором удаляют металлические примеси, в частности, цинк, и/или медь, и/или железо, и/или алюминий.(a) leaching the exposed material (16), in particular with an aqueous liquid (18), and (b) before hydrometallurgical chemical recovery of at least one metal component of the exposed material (16), in particular after leaching of the exposed material (16), carrying out ion exchange, in which metal impurities are removed, in particular zinc and/or copper and/or iron and/or aluminum. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадией:5. The method according to any of the preceding paragraphs, characterized by the step of: перед гидрометаллургическим химическим извлечением по меньшей мере одного металлического компонента вскрытого материала (16), в частности после выщелачивания вскрытого материала (16), проведение ионного обмена, при котором не удаляют кобальт, и/или никель, и/или марганец, и/или литий.before hydrometallurgical chemical recovery of at least one metal component of the exposed material (16), in particular after leaching of the exposed material (16), carrying out an ion exchange in which cobalt and/or nickel and/or manganese and/or lithium are not removed . 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадией:6. The method according to any of the preceding paragraphs, characterized by the step of: перед гидрометаллургическим химическим извлечением по меньшей мере одного металлического компонента вскрытого материала (16), в частности после выщелачивания вскрытого материала, адсорбирование органических компонентов, в частности, посредством активированного угля.before hydrometallurgical chemical recovery of at least one metal component of the exposed material (16), in particular after leaching of the exposed material, adsorption of organic components, in particular by means of activated carbon. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадиями:7. The method according to any of the preceding paragraphs, characterized by the steps: (a) отделение, в частности отфильтровывание, графита (20), в результате чего получают черновую жидкость (24), и (b) очистку графита (2) так, что снижают содержание неметаллических примесей, в частности связующего и кремния.(a) separating, in particular filtering, the graphite (20), resulting in a rough liquid (24), and (b) purifying the graphite (2) so that the content of non-metallic impurities, in particular binder and silicon, is reduced. 8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что очистка включает нагревание до температуры TZ разложения связующего, составляющей по меньшей мере 250°C и/или самое большее 700°C, в частности самое большее 430°C.8. Method according to claim 7, characterized in that the cleaning comprises heating to a binder decomposition temperature T Z of at least 250°C and/or at most 700°C, in particular at most 430°C. 9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что нагревание проводят в (a) окислительной атмосфере, (b) инертной атмосфере или (c) восстановительной атмосфере.9. The method according to claim 8, characterized in that the heating is carried out in (a) an oxidizing atmosphere, (b) an inert atmosphere or (c) a reducing atmosphere. 10. Способ по п.7 или 8, характеризующийся стадиями:10. Method according to claim 7 or 8, characterized by the stages: (a) классификация графита (2) так, что образуются по меньшей мере одна тонкая фракция и одна крупная фракция, причем доля связующего в тонкой фракции по меньшей мере вдвое выше, чем в крупной фракции, и/или (b) флотация графита (2) или связующего, в частности, в водной флотационной жидкости.(a) classification of graphite (2) so that at least one fine fraction and one coarse fraction are formed, the proportion of binder in the fine fraction being at least twice as high as in the coarse fraction, and/or (b) flotation of graphite (2 ) or binder, particularly in aqueous flotation fluid. 11. Способ по любому из пп.7-10, характеризующийся тем, что очистка включает растворение связующего из графита растворителем.11. Method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the cleaning includes dissolving the graphite binder with a solvent. 12. Способ по любому из пп.7-11, характеризующийся тем, что (a) очистка включает ополаскивание и/или промывание кислотой, в частности серной кислотой, и12. Method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that (a) cleaning includes rinsing and/or washing with an acid, in particular sulfuric acid, and - 18 044283 (b) очистку проводят до тех пор, пока концентрация металлических примесей не составит самое большее 10000 млн-1.- 18 044283 (b) purification is carried out until the concentration of metal impurities is at most 10,000 ppm . 13. Способ по любому из пп.7-12, характеризующийся тем, что (a) очистка включает выщелачивание и/или промывание окислителем, и (b) очистку проводят до тех пор, пока концентрация металлических примесей не составит самое большее 10000 млн-1.13. A method according to any one of claims 7 to 12, characterized in that (a) the purification includes leaching and/or washing with an oxidizing agent, and (b) the purification is carried out until the concentration of metal impurities is at most 10,000 ppm . 14. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадиями:14. The method according to any of the preceding paragraphs, characterized by the stages: (a) отделение графита (20) от вскрытого материала (16), в результате чего получают черновую жидкость (24), (b) выделение меди из черновой жидкости (24), так что образуется обезмеженная черновая жидкость (26), (c) проведение ионного обмена после выделения меди.(a) separating graphite (20) from the exposed material (16), resulting in a rough liquid (24), (b) separating copper from the rough liquid (24), so that a decontaminated rough liquid (26) is formed, (c) carrying out ion exchange after the release of copper. 15. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадиями:15. The method according to any of the preceding paragraphs, characterized by the stages: (a) удаление кобальта, в частности жидкостная экстракция кобальта посредством связывающего кобальт комплексообразователя, и/или (b) удаление никеля, в частности жидкостная экстракция никеля посредством связывающего никель комплексообразователя, и/или (c) удаление марганца, в частности жидкостная экстракция марганца посредством связывающего марганец комплексообразователя, так что получают целевую жидкость (34).(a) removal of cobalt, in particular liquid-liquid extraction of cobalt by means of a cobalt sequestering agent, and/or (b) removal of nickel, in particular liquid-liquid extraction of nickel by means of a nickel sequestering agent, and/or (c) removal of manganese, in particular liquid-liquid extraction of manganese by manganese-binding complexing agent, so that the target liquid is obtained (34). 16. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся тем, что при гидрометаллургическом химическом извлечении (a) экстрагируют марганец перед кобальтом и/или (b) экстрагируют кобальт перед никелем.16. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the hydrometallurgical chemical extraction (a) extracts manganese before cobalt and/or (b) extracts cobalt before nickel. 17. Способ по любому из пп.15, 16, характеризующийся тем, что удаление никеля включает осаждение гидроксокарбоната никеля из чистой жидкости (28).17. Method according to any one of claims 15, 16, characterized in that the removal of nickel involves precipitation of nickel hydroxycarbonate from the clean liquid (28). 18. Способ по любому из пп.15-17, характеризующийся стадией: экстрагирование лития посредством жидкостной экстракции из целевой жидкости (34), в частности посредством связывающего литий комплексообразователя.18. Method according to any one of claims 15 to 17, characterized by the step of: extracting lithium by liquid-liquid extraction from the target liquid (34), in particular by means of a lithium-binding complexing agent. 19. Способ по любому из предшествующих пунктов, характеризующийся стадией: после измельчения нагревание измельченного материала до температуры (TE) удаления электролита свыше 80°C, так что электролит в измельченном материале (10) испаряется.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the step of: after grinding, heating the crushed material to an electrolyte removal temperature (TE) above 80°C, so that the electrolyte in the crushed material (10) evaporates. 20. Утилизационная установка (36) для осуществления способа переработки литиевых батарей по любому из предшествующих пунктов, содержащая:20. A recycling unit (36) for implementing the lithium battery recycling method according to any one of the preceding claims, comprising: (a) измельчительный блок (118) для измельчения литиевых батарей (110), так что получается дробленый материал (124), (b) сушильное устройство (126) для высушивания дробленого материала (124), так что получается измельченный материал (10), (c) реактор (40), в частности нагреваемый смеситель принудительного действия или вращающаяся печь, для реагирования измельченного материала (10), который содержит измельченные компоненты электродов литиевых батарей, с концентрированной серной кислотой (12) при температуре вскрытия (TA) по меньшей мере 100°C, (d) устройство (43) подачи серной кислоты для подачи серной кислоты (12) к измельченному материалу (10) и (e) выпускное устройство (44), выполненное с возможностью отведения отходящего газа (14) из реактора (40).(a) a grinding unit (118) for grinding lithium batteries (110) so that crushed material (124) is obtained, (b) a drying device (126) for drying the crushed material (124) so that crushed material (10) is obtained, (c) a reactor (40), in particular a heated forced mixer or rotary kiln, for reacting the ground material (10), which contains ground lithium battery electrode components, with concentrated sulfuric acid (12) at a tampering temperature (TA) of at least 100°C, (d) a sulfuric acid supply device (43) for supplying sulfuric acid (12) to the crushed material (10) and (e) an outlet device (44) configured to discharge waste gas (14) from the reactor (40 ). 21. Утилизационная установка (36) по п.20, характеризующаяся (a) дозирующим устройством (43) для подачи дозируемого массопотока (qm) концентрированной серной кислоты (12) к измельченному материалу (10) так, что образуется смесь (39), и прибором (41) определения температуры смеси для определения температуры (TM) смеси, причем дозирующее устройство (43) предназначено для регулирования или управления дозируемым массопотоком (qm) так, что температура (TM) смеси остается в пределах заданного интервала (I) температуры смеси, и/или (b) транспортером (37) для добавления измельченного материала (10) к серной кислоте (10) и прибором (41) определения температуры смеси для определения температуры (TM) смеси, причем транспортер (37) предназначен для регулирования или управления добавляемым массопотоком (q10) так, что температура (TM) смеси остается в пределах заданного интервала (I) температуры смеси.21. Recycling plant (36) according to claim 20, characterized by (a) a metering device (43) for supplying a metered mass flow (qm) of concentrated sulfuric acid (12) to the crushed material (10) so that a mixture (39) is formed, and a mixture temperature determination device (41) for determining the temperature (TM) of the mixture, wherein the dosing device (43) is designed to regulate or control the metered mass flow (qm) so that the temperature (TM) of the mixture remains within a given interval (I) of the mixture temperature, and/or (b) a conveyor (37) for adding crushed material (10) to the sulfuric acid (10) and a mixture temperature determining device (41) for determining the temperature (TM) of the mixture, wherein the conveyor (37) is designed to regulate or control the added mass flow (q 10 ) so that the temperature (TM) of the mixture remains within the specified interval (I) of the mixture temperature. 22. Утилизационная установка (36) по п.21, характеризующаяся (a) сепаратором (54) осадка для отделения, в частности отфильтровывания, выпавших в осадок Cu или соединений Cu, и/или (b) сепаратором (56) осадка Fe/Al/Ti для отделения, в частности отфильтровывания, выпавших в22. Recycling plant (36) according to claim 21, characterized by (a) a sludge separator (54) for separating, in particular filtering, precipitated Cu or Cu compounds, and/or (b) a Fe/Al sludge separator (56) /Ti for separating, in particular filtering, precipitated --
EA202290372 2019-07-26 METHOD FOR RECYCLING LITHIUM BATTERIES EA044283B1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA044283B1 true EA044283B1 (en) 2023-08-11

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111655875B (en) Method for recycling lithium batteries
JP7442872B2 (en) How to reuse lithium batteries
CN111418110B (en) Lithium ion battery recycling method
US20220274841A1 (en) Process for the recovery of lithium from waste lithium ion batteries
US20220251681A1 (en) Process for the recovery of lithium and other metals from waste lithium ion batteries
JP2023053985A (en) Process, apparatus, and system for recovering material from battery
AU2019252587B2 (en) Process for the recovery of lithium and transition metal using heat
KR20210031459A (en) How to recycle waste lithium-ion batteries
WO2021090571A1 (en) Method for separating lithium
JP6869444B1 (en) Lithium separation method
WO2022032345A1 (en) Process for recovering values from batteries
EA044283B1 (en) METHOD FOR RECYCLING LITHIUM BATTERIES
RU2790318C2 (en) Method for extraction of lithium and transition metal, using heating
OA20995A (en) Method for recycling lithium batteries.
RU2794298C2 (en) Battery recycling by treatment with nickel metallic leaching agent