ES2844582T3 - Método para recuperar metales de baterías de ion de litio gastadas - Google Patents

Método para recuperar metales de baterías de ion de litio gastadas Download PDF

Info

Publication number
ES2844582T3
ES2844582T3 ES16753968T ES16753968T ES2844582T3 ES 2844582 T3 ES2844582 T3 ES 2844582T3 ES 16753968 T ES16753968 T ES 16753968T ES 16753968 T ES16753968 T ES 16753968T ES 2844582 T3 ES2844582 T3 ES 2844582T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
lithium
cobalt
valuable metals
lithium ion
recovering valuable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16753968T
Other languages
English (en)
Inventor
Nitin Gupta
G Prabaharan
Smruti Prakash Barik
Bhuvnesh Kumar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Attero Recycling Pvt Ltd
Original Assignee
Attero Recycling Pvt Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Attero Recycling Pvt Ltd filed Critical Attero Recycling Pvt Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2844582T3 publication Critical patent/ES2844582T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/06Preparation via sodium or potassium magnesium carbonate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/12Preparation of carbonates from bicarbonates or bicarbonate-containing product
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00Compounds of cobalt
    • C01G51/04Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/005Preliminary treatment of scrap
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10Obtaining alkali metals
    • C22B26/12Obtaining lithium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006Wet processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

Procedimiento para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio gastadas que comprenden cobalto, comprendiendo las etapas de: a) trituración de las baterías de ion de litio en partículas de un tamaño preferible, en agua, con un nivel de agua bien por encima del nivel de las baterías que se trituran para obtener una suspensión espesa y una matriz de plástico y teflón triturada; b) retirada de la matriz de plástico y teflón que flota en el agua en la etapa a); c) tamizado en húmedo de la suspensión espesa obtenida en la etapa a) a través de un tamiz con un tamaño de malla de al menos cincuenta para separar partículas de distinto tamaño; en el que las partículas más gruesas que contienen cobre, aluminio y módulos de circuitos de protección forman una suspensión espesa tamizada que contiene sólidos que se retienen por el tamiz y se recogen, y se 15 agregan las partículas más finas que contienen litio y cobalto; d) filtración del litio y el cobalto que contiene el agregado de la etapa c) a través de una prensa de filtro para obtener un licor de lavado que contiene litio y un residuo que contiene cobalto, impurezas metálicas y matriz orgánica; e) secado del residuo de la etapa d) y calcinación del residuo seco a 900°C para obtener óxido de cobalto; f) lavado y filtración del óxido de cobalto de la etapa e) con solución ácida diluida a un intervalo de pH entre 2,0 y 3,0 para obtener óxido de cobalto puro y filtrado; g) tratamiento del licor de lavado de la etapa d) con solución saturada de cenizas de sosa a un intervalo de pH entre 11 y 11,5 y una temperatura que oscila entre 80 y 120°C durante 3-6 horas para obtener precipitado de carbonato de litio y sobrenadante.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para recuperar metales de baterías de ion de litio gastadas
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio usadas. Más en particular, la invención proporciona un procedimiento para recuperar cobalto y litio junto con otros metales valiosos en el que el procedimiento incluye mayoritariamente procedimientos físicos de separación, limitando el uso de químicos para retirar impurezas menores. La invención proporciona un procedimiento respetuoso con el medio ambiente, económico y rentable para recuperar metales valiosos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Una batería de ion de litio, a la que se hace referencia comúnmente como batería de ion de litio o LIB, se clasifica como un tipo de batería recargable en la que los iones de litio se mueven del electrodo negativo al electrodo positivo durante la descarga y de vuelta al cargar. Las baterías de ion de litio usan un compuesto de litio intercalado como material de electrodos, en comparación con el litio metálico usado en una batería de litio no recargable. El electrolito, que permite el movimiento iónico, y dos electrodos son los componentes constitutivos de una celda de ion de litio.
La batería de ion de litio tiene muchos méritos, tal como una alta densidad de energía eléctrica, una alta tensión de funcionamiento, una vida cíclica larga y ningún efecto de memoria, etc., la batería de ion de litio ha sido reconocida como un sistema de batería con un gran potencial de desarrollo. Por lo tanto, las baterías de ion de litio son una elección preferida de las unidades de alimentación de energía en la electrónica de consumo. El tipo más popular de baterías recargables para electrónica de consumo son las baterías que proporcionan una alta densidad energética, ningún efecto de memoria y una pérdida lenta de la carga cuando no están en uso. Más allá de la electrónica de consumo, las LIB también están adquiriendo popularidad para aplicaciones militares, de vehículos eléctricos alimentados por batería y aeroespaciales. Por ejemplo, las baterías de ion de litio están reemplazando las baterías de plomo que se han usado comúnmente en carritos de golf y otros vehículos utilitarios similares. Tal transformación también se debe al hecho de que los paquetes de baterías de ion de litio son considerablemente más ligeros que sus homólogos convencionales cuando se los compara con la tensión producida a partir de las baterías de plomo. Además, dado que el peso no es un problema, no es necesario hacer modificaciones para transportar esta fuente de alimentación voluminosa.
En consecuencia, el uso de baterías de ion de litio está teniendo un tremendo crecimiento en el mercado, ya que estamos descubriendo su aplicabilidad y su potencial. En consecuencia, junto con un aumento en el uso de baterías de ion de litio, existe la necesidad de un sistema y un método para reciclar y regenerar baterías de ion de litio gastada para resolver los problemas de contaminación y los riesgos asociados con el uso de baterías de ion de litio.
Una batería de ion de litio particular comprende además módulos o placas de circuitos de protección para protegerlas de sobrecarga y aumentar su vida útil. En general, las placas de circuitos de protección están conectadas a los terminales positivo y negativo de la batería de ion de litio, y tienen patrones conductores chapados en oro que ayudan en la supervisión del estado de carga y descarga de las baterías. Dicho de otro modo, las placas de circuitos de protección ayudan a evitar la sobredescarga y la sobrecarga en baterías de ion de litio. Para alcanzar esta propiedad de protección, pueden proporcionarse distintos tipos de chapado en oro (documento JP2001268808A) a los patrones conductores. Cuando las baterías de ion de litio se agotan o quedan inutilizadas, estos componentes ricos en metales exigen algunas estrategias eficaces para que esos metales valiosos puedan recuperarse y reutilizarse.
En la actualidad, existen dos procedimientos de reciclaje principales que se usan para baterías de ion de litio:
1) Las baterías se alimentan dentro de hornos eléctricos que ya contienen acero fundido con el ánodo contenido que reduce carbonos junto con los separadores y con flujo para enriquecer la aleación de acero inoxidable que se forma en cobalto, níquel y/o manganeso. El litio se fluidifica dentro de la escoria y puede recuperarse a un coste alto con varias etapas de procesamiento adicionales. A esto se lo conoce como procedimiento Umicore.
2) Las baterías se procesan a través de un molino triturador y la suspensión espesa de malla -25 tamizada se filtra y se envasa. Esta suspensión contiene alrededor del 30% de metales del cátodo junto con el carbono. Esta mezcla rica en metales se envía a un fundidor eléctrico para utilización en la elaboración de aceros. Las láminas de cobre y aluminio se recuperan por separado del procedimiento.
Aunque el cobalto y el níquel se recuperan junto con el manganeso para chatarra, el valor sustancial del material del cátodo de óxido de litio metálico se pierde y habitualmente con o sin una recuperación mínima de óxido de litio metálico. Sería una gran mejora para el reciclaje de materiales estratégicos y bajaría el coste de las baterías de litio si pudiera recuperarse y regenerarse por completo todo el valor del material del cátodo de óxido de litio metálico para reutilizarse directamente en una nueva batería de ion de litio. Además, prácticamente todo el litio también podría recuperarse en el material del cátodo y permanecer como parte del cátodo de óxido de litio metálico ya que se regenera y se usa en la nueva batería.
La recuperación y la reutilización del material del cátodo también reduciría la presión en la alimentación de materiales del cátodo de litio, tales como níquel y cobalto.
La patente estadounidense n.° 8616475 da a conocer un procedimiento de recuperación de cobre, aluminio, carbono y material del cátodo de baterías de ion de litio gastadas que tienen material del cátodo de óxido de litio metálico. La principal desventaja del método dado a conocer es su naturaleza limitada de recuperación e ineficacia para recuperar metales en su forma más pura. El método descuida otros materiales recuperables de baterías de ion de litio gastadas, incluso los presentes en las placas de circuitos de protección. Por consiguiente, se necesita una única estrategia versátil para recuperar todos los materiales valiosos presentes en baterías de ion de litio gastadas en su forma más pura.
El documento CN101988156 da a conocer un método para reciclar componentes metálicos de baterías de desecho de ion de litio en el que los componentes metálicos se recuperan en un entorno con un pH controlado. Además, el método incluye el uso de disolventes orgánicos para mantener el pH del entorno de procesamiento. Las estrategias sensibles al pH necesitan especial atención y funcionan de manera eficaz a un pH particular, lo que conduce a una recuperación incompleta de metales, especialmente cuando el pH se desvía de un intervalo específico. Tales estrategias se consideran así menos eficaces debido a la incompletitud del procedimiento que también afecta la calidad y la cantidad de los metales recuperados.
El documento CN 1601805A da a conocer un método para reciclar y procesar la batería de ion de litio gastada para recuperar cobalto, cobre y elementos de metales preciosos, tales como litio. En este método, los componentes de la batería en primer lugar se muelen y después se recuperan los metales usando estrategias químicas dependiendo del metal que se recuperará. El método genera fluoruro de hidrógeno que se convierte inmediatamente en ácido fluorhídrico que es altamente corrosivo y tóxico, y tiene serios efectos sobre la salud con la exposición. Además, los metales recuperados suscitan inquietud en relación con la baja pureza. El documento US 20130302226A1 da a conocer un método y un aparato para retirar elementos útiles, como cobalto, níquel, manganeso, litio y hierro de baterías de ion de litio gastadas para producir materiales del cátodo activo para baterías nuevas. El método dado a conocer carece de versatilidad para recuperar contenido metálico de baterías de ion de litio gastadas. Además, el método dado a conocer se relaciona con la química de cátodos mixtos y no se centra demasiado en la pureza de la extracción de cátodos separados en su forma más pura. Además, una mayoría de los procedimientos que se conocen en la técnica usan químicos dañinos para recuperar los metales en alta cantidad. Por otro lado, los procedimientos físicos del estado de la técnica no dan lugar a la recuperación de metales en términos cuantitativos y cualitativos. En consecuencia, se necesita un método respetuoso con el medio ambiente y rentable para recuperar metales valiosos en buena cantidad sin comprometer la calidad.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
En consecuencia, el objeto principal de la invención es proporcionar un procedimiento mejorado para la recuperación de metales valiosos de las baterías de ion de litio usadas. Un procedimiento según la invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para recuperar cobalto y litio junto con otros metales valiosos de baterías de ion de litio gastadas.
Aun otro objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio gastadas, lo que mayoritariamente incluye procedimientos físicos de separación, limitando el uso de químicos agresivos para retirar impurezas menores.
Aun otro objeto de la invención es proporcionar un procedimiento rentable, económico y respetuoso con el medio ambiente para recuperar metales valiosos.
Todavía otro objeto de la invención es proporcionar un método respetuoso con el medio ambiente y rentable para recuperar metales valiosos en buena cantidad y sin comprometer la calidad.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
En consecuencia, la presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio usadas. La invención proporciona específicamente un procedimiento para recuperar cobalto y litio junto con otros metales valiosos en el que el método incluye principalmente procedimientos físicos de separación, lo que limita el uso de químicos para retirar impurezas menores. La invención proporciona un procedimiento respetuoso con el medio ambiente, económico y rentable para recuperar metales valiosos.
En una realización preferida de la presente invención, el método de recuperación de metales valiosos a partir de baterías de ion de litio usadas comprende las siguientes etapas principales:
i) trituración en húmedo de baterías;
ii) flotación seguida de tamizado en húmedo para la separación de metales, electrolito y matriz de plástico/polímero;
iii) filtración para la separación de polvo metálico mezclado a partir de ion de litio;
iv) enriquecimiento del contenido de cobalto en óxido de cobalto sin litio mediante secado y calcinación; v) purificación del óxido de cobalto mediante lavado con ácido diluido;
vi) separación magnética para la retirada de la placa de circuitos impresos y acero de la matriz de cobre y aluminio; y
vii) recuperación de litio como carbonato de litio mediante precipitación del licor de lavado de la etapa (iii). En otra realización, la presente invención proporciona una estrategia para manipular placas de circuitos de protección presentes en baterías de ion de litio gastadas en la que pueden recuperarse metales valiosos como cobre, aluminio y oro en su forma más pura para fines de reutilización.
En aun otra realización, se separaron los elementos máximos mediante un procedimiento físico en lugar de un procedimiento químico lo que brinda el beneficio del ahorro de costes en el tratamiento químico de efluentes líquidos y sólidos. Se utilizan productos químicos solamente para disolver impurezas menores del electrolito lo que hace que el procedimiento resulte económicamente atractivo.
El procedimiento es, por tanto, distinto de los que se utilizan generalmente en los que se usan productos químicos para disolver elementos principales y después para separar elementos principales de otras impurezas. Esto hace que el procedimiento propuesto de recuperación de valores metálicos sea respetuoso con el medio ambiente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Puede obtenerse una comprensión completa del sistema y procedimiento de la presente invención por referencia a los siguientes dibujos:
La figura 1 esclarece la hoja de flujo del procedimiento según una realización de la invención.
La figura 2 esclarece el patrón de difracción de rayos X (XRD) del óxido de cobalto recuperado de la batería de ion de litio gastada.
La figura 3 esclarece el patrón de difracción de rayos X (XRD) del carbonato de litio puro obtenido de la batería de ion de litio gastada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención se describirá ahora en mayor detalle a continuación en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos en los que se muestra una realización preferida de la invención. Esta invención puede, sin embargo, realizarse de muchas formas distintas y no debe interpretarse como limitada a la realización expuesta en el presente documento. En su lugar, se proporciona la realización de modo que esta descripción sea exhaustiva y transmita completamente el alcance de la invención a los expertos en la técnica. La figura 1 esclarece el procedimiento y método para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio usadas sin el uso sustancial de soluciones químicas. El procedimiento depende principalmente de la separación física de los metales sin comprometer la calidad de los productos y subproductos recuperados. El procedimiento de la presente invención comprende las siguientes etapas:
i) trituración en húmedo de baterías;
ii) flotación seguida de tamizado en húmedo para la separación de metales, electrolito y matriz de plástico/polímero;
iii) filtración para la separación de polvo metálico mezclado a partir de ion de litio;
iv) enriquecimiento del contenido de cobalto en óxido de cobalto sin litio mediante secado y calcinación;
v) purificación de óxido de cobalto mediante lavado con ácido diluido;
vi) separación magnética para la retirada de placas de circuitos impresos y acero de la matriz de cobre y aluminio; y
vii) recuperación de litio como carbonato de litio mediante precipitación de licor de lavado de la etapa (iii).
Las dos fases del lavado del polvo negro mezclado produjo la separación satisfactoria del cobalto y el litio. El litio en el licor de lavado se precipitó mediante el uso de una solución de carbonato de sodio saturada, mientras que el contenido de cobalto y orgánico en el residuo se separó a través de calcinación seguida de separación magnética. Las etapas principales del procedimiento se describen en detalle a continuación:
i) Trituración en húmedo de baterías gastadas: en esta etapa, las LIB gastadas se alimentan a una trituradora en presencia de agua bien por encima del nivel de la batería de manera que el agua actúe como un agente de limpieza así como controlador de temperatura. La trituración en húmedo se lleva a cabo a temperatura ambiente (30±5°C). La trituradora se diseña de tal manera que alcance un tamaño después de la trituración menor que 10 mm. La trituradora es preferiblemente una trituradora de doble eje con un sistema de pulverización con agua y se usa corte de tipo tijera.
ii) La trituración en húmedo va seguida de una etapa de flotación y tamizado. En esta etapa, la suspensión espesa de salida de la trituradora que contiene una matriz de plástico/teflón flota en el agua y se retira. Las partículas de suspensión espesa de un tamaño menor que 300 micrones se hacen pasar a través de un tamiz (tamaño de malla 50). El tamiz retiene metales como láminas de cobre, carcasa de aluminio y PCB que se recogen a continuación.
iii) Filtración para la separación de polvo metálico mezclado a partir de ion de litio: en esta etapa, la suspensión espesa que contiene partículas de un tamaño menor que 300 micrones se filtra a través de una prensa de filtro. El filtrado contiene iones de litio disueltos. El residuo o torta de filtro obtenida por filtración contiene iones de cobalto junto con algunas impurezas metálicas y matriz orgánica.
iv) Enriquecimiento del contenido de cobalto en óxido de cobalto sin litio mediante secado y calcinación: en esta etapa, para retirar la matriz orgánica de la torta obtenida en la etapa iii, el material se seca y a continuación se calcina por encima de 900°C. La etapa de enriquecimiento exige una exposición a altas temperaturas específicamente al metal de cobalto y no causa ningún daño a otros metales.
v) Purificación de óxido de cobalto mediante lavado con ácido diluido: en esta etapa, el material calcinado anterior se trata con una solución de ácido clorhídrico diluida a un pH de entre 2,0 y 3.
vi) Separación magnética para la retirada de PCB, matriz de cobre y aluminio: en esta etapa, se separaron PCB mediante el uso de un separador magnético a partir de la mezcla de PCB, cobre y aluminio obtenida de la etapa (ii). La parte magnética contiene PCB y la parte no magnética contiene cobre y aluminio.
vii) Recuperación de litio como carbonato de litio mediante precipitación de licor de lavado de la etapa (iii): en esta etapa, el licor de lavado obtenido de la etapa (iii) se trata con solución saturada de cenizas de sosa para aumentar el pH y mantenerlo entre 11 y 11,5 de 90 a 100°C durante 4 h.
En consecuencia, en la mayoría de las realizaciones preferidas de la presente invención se propone un procedimiento para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio gastadas que comprende las etapas de:
a) trituración de baterías de ion de litio en partículas de un tamaño preferible, es decir, 10 mm, en agua, con un nivel de agua bien por encima del nivel de las baterías que se triturarán para obtener una suspensión espesa y una matriz de plástico y teflón triturados;
b) retirada de la matriz de plástico y teflón que flota en el agua en la etapa a);
c) tamizado en húmedo de la suspensión espesa obtenida en la etapa a) a través de un tamiz con un tamaño de malla de al menos cincuenta para separar partículas de distintos tamaños, en el que las partículas más gruesas que contienen cobre, aluminio y placas de circuitos de protección forman una suspensión espesa tamizada que contiene sólidos que se retienen por el tamiz y se recuperan, y se agregan partículas más finas que contienen litio y cobalto;
d) filtración del litio y el cobalto que contienen el agregado de la etapa c) a través de una prensa de filtro para obtener un licor de lavado que contiene litio y un residuo que contiene cobalto, impurezas metálicas y matriz orgánica;
e) secado del residuo de la etapa d) y calcinación del residuo seco a 900°C para obtener óxido de cobalto;
f) lavado y filtración del óxido de cobalto de la etapa e) con solución diluida de ácido clorhídrico a un pH en el intervalo entre 2,0 y 3,0 para obtener óxido de cobalto puro y filtrado;
g) tratamiento del licor de lavado de la etapa d) con solución saturada de cenizas de sosa a un intervalo de pH entre 11 y 11,5 y una temperatura que oscila entre 80 y 120°C durante 3 a 6 horas para obtener precipitado de carbonato de litio y sobrenadante.
En una realización adicional, las partes más gruesas de la etapa c) del procedimiento se procesan mediante el uso de un separador magnético para segregar la parte magnética que comprende placas de circuitos de protección de la parte no magnética que comprende cobre y aluminio.
En otra realización, el procedimiento propuesto proporciona óxido de cobalto con una pureza del 97% con contenido de cobalto de más del 76% y un nivel de impurezas metálicas por debajo del 2%.
En otra realización, el procedimiento propuesto proporciona carbonato de litio con una pureza del 98% con un contenido de litio de más del 18% y un nivel de impurezas metálicas por debajo del 0,5%.
Ejemplos:
La invención se ilustrará ahora a través de los siguientes ejemplos no limitativos.
Ejemplo 1: se tomó y se procesó un lote (lote 1) de 10 kg de baterías de móvil gastadas (Samsung - 2100mAh) según el procedimiento especificado en la presente invención. Inicialmente, la trituración en húmedo de las baterías gastadas se realizó seguida de flotación, lo que dio lugar a la retirada de aproximadamente 0,58 kg de materiales plásticos y poliméricos. Los materiales se tamizaron a continuación a través de una malla 50 en la que se retienen y recogen la mezcla (aproximadamente 2,32 kg) de PCB y metales como cobre, aluminio.
La suspensión espesa que contiene partículas de un tamaño menor que 300 micrones se sometió a filtración. Tras la filtración, se obtuvo la torta que pesaba aproximadamente 5,78 kg (peso seco) y el filtrado (aproximadamente 30 litros) que contiene metales de litio disueltos.
La mezcla (aproximadamente 2,32 kg) de PCB, aluminio y cobre a continuación se separó magnéticamente proporcionando aproximadamente 0,109 kg de PCB para un procedimiento de recuperación de oro. La cantidad restante (aproximadamente 2,21 kg) de mezcla se sometió a separación por densidad (mediante el uso de aire) lo que condujo a la separación de aluminio (1,5 kg) y cobre (0,7 kg) selectivamente.
La torta (5,78 kg) obtenida en la etapa de filtración se calcinó a 900°C durante al menos 9 horas. Después de la calcinación, se obtuvo aproximadamente 1,38 kg de residuo, que se purificó adicionalmente mediante agitación con ácido clorhídrico diluido (pH 2-3) durante 2 h seguido de filtración y secado. La torta purificada obtenida contiene aproximadamente 1,35 kg de polvo de óxido de cobalto puro.
El filtrado (aproximadamente 30 litros) se agitó con aproximadamente 3,6 litros de solución saturada de cenizas de sosa a 90-100°C durante al menos 4 horas, lo que dio lugar a la precipitación de litio como carbonato de litio. La suspensión espesa precipitada se filtró, se lavó con agua caliente y se secó para obtener carbonato de litio puro (aproximadamente 1,13 kg).
Ejemplo 2:
Se tomó y se procesó otro lote (lote 2) de 10 kg de baterías de móvil gastadas (Samsung - 2600mAh). En la primera etapa, las baterías se trituraron en un entorno húmedo y se sometieron a una etapa de flotación que dio lugar a la retirada de aproximadamente 0,85 kg de materiales plásticos y poliméricos. Estos materiales se tamizaron mediante el uso de un tamiz con un tamaño de malla 50 en el que se retuvo y recogió la mezcla (aproximadamente 3,37 kg) de PCB y metales como cobre, aluminio.
La suspensión espesa que contiene partículas de un tamaño menor que 300 micrones se sometió a filtración. Tras la filtración, se obtuvo la torta que pesaba aproximadamente 4,55 kg (peso seco) y filtrado (aproximadamente 30 litros) que contiene metales de litio disueltos.
La mezcla (aproximadamente 3,37 kg) de PCB y metales como cobre, aluminio, a continuación se separó magnéticamente proporcionando aproximadamente 0,109 kg de PCB para el procedimiento de recuperación de oro. La cantidad restante (aproximadamente 3,26 kg) de mezcla se sometió a separación por densidad (mediante el uso de aire), lo que condujo a la separación de aluminio (1,68 kg) y cobre (0,7 kg) selectivamente.
Por otro lado, la torta (4,55 kg) obtenida después de la etapa de filtración se calcinó a 900°C durante 9 horas para obtener aproximadamente 1,41 kg de polvo calcinado. El polvo calcinado obtenido se purificó adicionalmente mediante agitación con ácido clorhídrico diluido (pH 2-3) durante 2 h seguido de filtración y secado. La torta purificada obtenida del lote 2 contiene aproximadamente 1,37 kg de polvo de óxido de cobalto puro.
El filtrado (aproximadamente 30 litros) se agitó con aproximadamente 3,6 litros de solución de cenizas de sosa saturada a 90-100°C durante al menos 4 horas, lo que dio lugar a la precipitación de litio como carbonato de litio. La suspensión espesa precipitada se filtró, se lavó con agua caliente y se secó para obtener carbonato de litio puro (aproximadamente 1,04 kg).
Los productos obtenidos en el procedimiento anterior se analizaron mediante MP-AES (espectros de emisión por plasma-atómica de microondas) y los análisis se presentaron en la tabla 1 y 2.
Tabla 1: Análisis uímico del óxido de cobalto %
Figure imgf000007_0001
Tabla 2: Análisis uímico del carbonato de litio %
Figure imgf000007_0002
El patrón de difracción de rayos X (XRD) de los mismos productos (óxido de cobalto y carbonato de litio) se caracterizó por el uso de un difractómetro de polvo (Bruker, D8 Advance).
Los picos principales en valores 20 (36,86), (42,82) y (62,17) que corresponden a los valores hkl (111), (200) y (220), respectivamente, son de óxido de cobalto (figura 2). Es un tipo de estructura cúbica y el patrón guarda conformidad con la tarjeta JCPDS n.° 43-1004. Los otros dos picos en valores 20 (18,21) y (18,34) se deben a la cantidad de trazas de LiCoO2, que se confirmó nuevamente a partir del análisis químico del óxido de cobalto obtenido (tabla 1).
Con referencia a la figura 3, se esclarece el patrón de difracción (XRD) de carbonato de litio puro obtenido de la batería de ion de litio gastada. Los picos principales en valores 20 (21,32), (30,61), (31,80) y (36,95) corresponden a los valores de hkl (110), (202), (002) y (311), respectivamente. El carbonato de litio tiene una estructura de tipo monoclínica y se determinó que el patrón guardaba conformidad con la tarjeta JCPDS n.° 22­ 1141.
La pureza de los productos obtenida durante los procedimientos se analizó mediante espectros de emisión por plasma-atómica de microondas (MP-AES). La pureza del óxido de cobalto fue de aproximadamente el 97% y se determinó que la del carbonato de litio era del 98%.
Los detalles de las etapas del procedimiento y la cantidad de metales recuperados se resumen en la tabla 3.
Figure imgf000008_0001

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para recuperar metales valiosos de baterías de ion de litio gastadas que comprenden cobalto, comprendiendo las etapas de:
a) trituración de las baterías de ion de litio en partículas de un tamaño preferible, en agua, con un nivel de agua bien por encima del nivel de las baterías que se trituran para obtener una suspensión espesa y una matriz de plástico y teflón triturada;
b) retirada de la matriz de plástico y teflón que flota en el agua en la etapa a);
c) tamizado en húmedo de la suspensión espesa obtenida en la etapa a) a través de un tamiz con un tamaño de malla de al menos cincuenta para separar partículas de distinto tamaño; en el que las partículas más gruesas que contienen cobre, aluminio y módulos de circuitos de protección forman una suspensión espesa tamizada que contiene sólidos que se retienen por el tamiz y se recogen, y se agregan las partículas más finas que contienen litio y cobalto;
d) filtración del litio y el cobalto que contiene el agregado de la etapa c) a través de una prensa de filtro para obtener un licor de lavado que contiene litio y un residuo que contiene cobalto, impurezas metálicas y matriz orgánica;
e) secado del residuo de la etapa d) y calcinación del residuo seco a 900°C para obtener óxido de cobalto;
f) lavado y filtración del óxido de cobalto de la etapa e) con solución ácida diluida a un intervalo de pH entre 2,0 y 3,0 para obtener óxido de cobalto puro y filtrado;
g) tratamiento del licor de lavado de la etapa d) con solución saturada de cenizas de sosa a un intervalo de pH entre 11 y 11,5 y una temperatura que oscila entre 80 y 120°C durante 3-6 horas para obtener precipitado de carbonato de litio y sobrenadante.
2. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que el tamaño de partícula preferible obtenido mediante trituración es 10 mm.
3. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que las piezas más gruesas de la etapa c) se procesan mediante el uso de un separador magnético para segregar la parte magnética que comprende un módulo de circuito de protección de una parte no magnética que comprende cobre y aluminio.
4. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que el sobrenadante de la etapa g) y el filtrado de la etapa f) se mezclan y se procesan posteriormente mediante el uso de la repetición de la etapa d) a la etapa g).
5. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que la solución ácida diluida es solución de ácido clorhídrico.
6. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que el óxido de cobalto obtenido en la etapa f) tiene una pureza del 97% con un contenido de cobalto mayor del 76%.
7. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que el óxido de cobalto obtenido en la etapa f) tiene un nivel de impureza metálica menor del 2%.
8. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que el carbonato de litio obtenido en la etapa g) tiene una pureza del 98% con un contenido de litio mayor del 18%.
9. Procedimiento para recuperar metales valiosos según la reivindicación 1, en el que el carbonato de litio obtenido en la etapa g) tiene un nivel de impureza metálica por debajo del 0,5%.
ES16753968T 2015-07-06 2016-06-27 Método para recuperar metales de baterías de ion de litio gastadas Active ES2844582T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN2048DE2015 2015-07-06
PCT/IB2016/053811 WO2017006209A1 (en) 2015-07-06 2016-06-27 A method of recovering metals from spent li-ion batteries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2844582T3 true ES2844582T3 (es) 2021-07-22

Family

ID=56740266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16753968T Active ES2844582T3 (es) 2015-07-06 2016-06-27 Método para recuperar metales de baterías de ion de litio gastadas

Country Status (17)

Country Link
US (1) US11031641B2 (es)
EP (1) EP3320577B1 (es)
JP (1) JP7249781B2 (es)
KR (1) KR102721887B1 (es)
CN (1) CN108140909B (es)
AU (1) AU2016290982A1 (es)
BR (1) BR112018000409B1 (es)
CA (1) CA2992019A1 (es)
DK (1) DK3320577T3 (es)
ES (1) ES2844582T3 (es)
HR (1) HRP20202028T1 (es)
HU (1) HUE052876T2 (es)
MY (1) MY187232A (es)
PH (1) PH12018500021A1 (es)
PL (1) PL3320577T3 (es)
WO (1) WO2017006209A1 (es)
ZA (1) ZA201800738B (es)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017057486A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 Jsr株式会社 電極材料、電池、及びキャパシタの製造方法、並びに電極材料の製造装置
US10987735B2 (en) 2015-12-16 2021-04-27 6K Inc. Spheroidal titanium metallic powders with custom microstructures
US11148202B2 (en) 2015-12-16 2021-10-19 6K Inc. Spheroidal dehydrogenated metals and metal alloy particles
CA3209653A1 (en) 2017-05-30 2018-12-06 Li-Cycle Corp. A process, apparatus, and system for recovering materials from batteries
EP3688834B1 (en) * 2017-09-28 2024-08-14 Recyclage Lithion Inc. Lithium-ion batteries recycling process
CA3104080A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 6K Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
IT201800007426A1 (it) * 2018-07-23 2020-01-23 Impianto di smaltimento di batterie al litio e recupero del litio
JP7699057B2 (ja) 2019-04-30 2025-06-26 シックスケー インコーポレイテッド 機械的に合金化された粉末原料
CN110304663A (zh) * 2019-07-26 2019-10-08 长沙佳纳锂业科技有限公司 钴酸锂电池正极材料制备陶瓷级氧化钴的方法和陶瓷级氧化钴及其应用
CA3153254A1 (en) 2019-11-18 2021-06-17 6K Inc. Unique feedstocks for spherical powders and methods of manufacturing
CN110898516B (zh) * 2019-12-04 2021-05-14 青海东台吉乃尔锂资源股份有限公司 从碳酸锂浆料中去除磁性物的装置
CN110898515B (zh) * 2019-12-04 2021-06-25 青海东台吉乃尔锂资源股份有限公司 从碳酸锂浆料中去除磁性物的方法
US11590568B2 (en) 2019-12-19 2023-02-28 6K Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
IL273457A (en) 2020-03-19 2021-09-30 Yeda Res & Dev A method for extracting valuable metals from lithium-ion batteries
US11465084B2 (en) 2020-06-22 2022-10-11 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Method and system for recovering filler material
WO2021263273A1 (en) 2020-06-25 2021-12-30 6K Inc. Microcomposite alloy structure
WO2022067303A1 (en) 2020-09-24 2022-03-31 6K Inc. Systems, devices, and methods for starting plasma
CN112246835B (zh) * 2020-10-04 2022-03-04 湖南金源新材料股份有限公司 一种废旧锂离子电池的拆解分离方法
WO2022094528A1 (en) 2020-10-30 2022-05-05 6K Inc. Systems and methods for synthesis of spheroidized metal powders
JP2023551607A (ja) * 2020-12-01 2023-12-08 レディヴィヴィウス,インコーポレイテッド リチウムイオン電池からの金属回収
CN116711095A (zh) * 2021-01-11 2023-09-05 6K有限公司 使用微波等离子体处理用于回收锂离子阴极材料的方法和系统
CA3214233A1 (en) 2021-03-31 2022-10-06 Sunil Bhalchandra BADWE Systems and methods for additive manufacturing of metal nitride ceramics
CN113415814B (zh) * 2021-06-21 2022-10-25 南昌航空大学 一种利用超低温焙烧从废旧锂离子电池中选择性回收锂的方法
KR102387660B1 (ko) * 2021-10-28 2022-04-19 주식회사 리켐텍 리튬화합물 제조시 발생하는 슬러지를 이용한 고순도 수산화아파타이트 분말 제조 방법 및 이에 따른 수산화아파타이트 분말
WO2023229928A1 (en) 2022-05-23 2023-11-30 6K Inc. Microwave plasma apparatus and methods for processing materials using an interior liner
US12040162B2 (en) 2022-06-09 2024-07-16 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing an upstream swirl module and composite gas flows
WO2024044498A1 (en) 2022-08-25 2024-02-29 6K Inc. Plasma apparatus and methods for processing feed material utilizing a powder ingress preventor (pip)
US12195338B2 (en) 2022-12-15 2025-01-14 6K Inc. Systems, methods, and device for pyrolysis of methane in a microwave plasma for hydrogen and structured carbon powder production
WO2024178478A1 (pt) * 2023-02-28 2024-09-06 Tupy S.A. Processo de reciclagem de baterias
WO2024215357A1 (en) * 2023-04-13 2024-10-17 Sylvatex, Inc. Method for the manufacture of lithium metal oxides and phosphates
DE102023120697A1 (de) * 2023-08-03 2025-02-06 EnBW Energie Baden-Württemberg AG Verfahren zur Gewinnung von Lithium bei der Vorbereitung des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1049190A (en) * 1911-10-17 1912-12-31 Axel J Anderson Mowing-machine.
JPS63129020A (ja) * 1986-11-17 1988-06-01 Kamioka Kogyo Kk 亜鉛製錬工程における炭酸コバルトの回収方法
JPH10255861A (ja) * 1997-03-13 1998-09-25 Toshiba Corp 廃棄物の処理方法
JP4217292B2 (ja) * 1998-03-17 2009-01-28 株式会社東芝 リチウム回収方法
WO2000025382A1 (en) * 1998-10-27 2000-05-04 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Method and system for recovering valuable metal from waste storage battery
KR100325681B1 (ko) * 1999-02-03 2002-02-25 윤대근 리튬이온전지의 양극활물질에서의 전이금속 회수방법
JP2000264641A (ja) 1999-03-19 2000-09-26 Hiroyuki Nakazawa リチウムイオン二次電池の正極材料からの酸化コバルトの製造方法
JP2001268808A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Mitsumi Electric Co Ltd 二次電池保護モジュール
KR100335664B1 (ko) * 2000-05-24 2002-05-06 곽영훈 폐리튬이온이차전지로부터 유가금속 농축 방법
JP4358489B2 (ja) * 2002-08-21 2009-11-04 株式会社三徳 廃二次電池からの有価物回収方法
FR2868603B1 (fr) * 2004-04-06 2006-07-14 Recupyl Sa Sa Procede de recyclage en melange de piles et batteries a base d'anode en lithium
CN1601805A (zh) 2004-10-22 2005-03-30 华南师范大学 废旧锂离子电池的回收处理方法
CN101988156A (zh) 2009-08-01 2011-03-23 路密 一种从废旧锂离子电池中回收金属成分的方法
CN101818251B (zh) * 2009-12-09 2011-12-14 兰州理工大学 从废锂离子电池中回收钴和锂的方法
CN102009054A (zh) * 2010-10-18 2011-04-13 华东交通大学 一种废旧锂离子电池高效粉碎新工艺
JP2013001951A (ja) * 2011-06-16 2013-01-07 Hitachi Ltd 透析促進剤および金属回収方法
US9834827B2 (en) 2012-04-04 2017-12-05 Worcester Polytechnic Institute Method and apparatus for recycling lithium-ion batteries
US8616475B1 (en) 2013-06-18 2013-12-31 Retriev Technologies Incorporated Recovery of lithium ion batteries
US8882007B1 (en) * 2013-11-21 2014-11-11 Retriev Technologies Incorporated Process for recovering and regenerating lithium cathode material from lithium-ion batteries
JP6715491B2 (ja) * 2014-06-11 2020-07-01 Idacセラノスティクス株式会社 免疫チェックポイント制御剤の副作用低減方法
CN104593606B (zh) * 2015-01-14 2016-08-17 上海交通大学 废旧钴酸锂锂离子电池正负极残料资源化方法
TW201809296A (zh) * 2016-02-24 2018-03-16 艾特羅回收股份有限公司 從具有高錳含量的廢棄鋰離子電池中回收純氧化鈷的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3320577B1 (en) 2020-09-30
BR112018000409B1 (pt) 2022-08-16
MY187232A (en) 2021-09-13
JP2018528593A (ja) 2018-09-27
PH12018500021A1 (en) 2018-07-09
EP3320577A1 (en) 2018-05-16
HRP20202028T1 (hr) 2021-02-19
CN108140909B (zh) 2021-07-06
US11031641B2 (en) 2021-06-08
HUE052876T2 (hu) 2021-05-28
BR112018000409A2 (pt) 2018-09-18
JP7249781B2 (ja) 2023-03-31
AU2016290982A1 (en) 2018-03-01
PL3320577T3 (pl) 2021-05-04
CA2992019A1 (en) 2017-01-12
US20180205122A1 (en) 2018-07-19
KR20180036975A (ko) 2018-04-10
DK3320577T3 (da) 2020-12-21
WO2017006209A1 (en) 2017-01-12
KR102721887B1 (ko) 2024-10-24
CN108140909A (zh) 2018-06-08
ZA201800738B (en) 2019-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2844582T3 (es) Método para recuperar metales de baterías de ion de litio gastadas
ES2914831T3 (es) Un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías
KR102803965B1 (ko) 폐 리튬 이온 전지의 재활용 방법
Zhan et al. Recovery of active cathode materials from lithium-ion batteries using froth flotation
TW201809296A (zh) 從具有高錳含量的廢棄鋰離子電池中回收純氧化鈷的方法
CN114174544B (zh) 一种用于回收锂电池的方法
TW201737548A (zh) 從具有高錳含量的廢棄鋰離子電池回收有價金屬的方法
WO2018047147A1 (en) Process for recovering pure cobalt and nickel from spent lithium batteries
JPH1197076A (ja) 電池の処理方法
AU2025202070A1 (en) Process for recovering values from batteries
CN108390119A (zh) 一种磷酸铁锂/三元-钛酸锂电池的回收处理方法
JP2020029613A (ja) リチウムの回収方法
Çuhadar et al. Characterization and recycling of lithium nickel manganese cobalt oxide type spent mobile phone batteries based on mineral processing technology
WO2023223144A1 (es) Proceso en seco para reciclar baterías recargables litio ion, litio polímero y níquel metal hidruro y recuperar directamente cobalto, niquel, litio, manganeso, metales base y electrolito