ES2914831T3 - Un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías - Google Patents
Un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías Download PDFInfo
- Publication number
- ES2914831T3 ES2914831T3 ES18808940T ES18808940T ES2914831T3 ES 2914831 T3 ES2914831 T3 ES 2914831T3 ES 18808940 T ES18808940 T ES 18808940T ES 18808940 T ES18808940 T ES 18808940T ES 2914831 T3 ES2914831 T3 ES 2914831T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- product
- submersible
- battery
- stream
- lithium
- 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
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 306
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 165
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 158
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 180
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 122
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 claims abstract description 73
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 139
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 137
- 239000000047 product Substances 0.000 description 339
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 156
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 153
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 150
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 143
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 119
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 99
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 84
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 81
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 80
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 79
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 76
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 74
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 71
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 70
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 68
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 63
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 58
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 52
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 51
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 51
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 46
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 42
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 42
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 42
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 42
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 41
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 39
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 39
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 36
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 36
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 36
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 34
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 34
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 33
- 238000013461 design Methods 0.000 description 33
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 32
- 125000005910 alkyl carbonate group Chemical group 0.000 description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 31
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 31
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 29
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 29
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 27
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 27
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 25
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 25
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 25
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 24
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 24
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 24
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 23
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 23
- 238000005363 electrowinning Methods 0.000 description 23
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 22
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical group [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 21
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 21
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 21
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 20
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 20
- -1 alkyl carbonates (eg Chemical class 0.000 description 19
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 19
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 19
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 19
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 19
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 18
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 18
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 18
- GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M lithium hydroxide monohydrate Substances [Li+].O.[OH-] GLXDVVHUTZTUQK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 16
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 15
- PQVSTLUFSYVLTO-UHFFFAOYSA-N ethyl n-ethoxycarbonylcarbamate Chemical compound CCOC(=O)NC(=O)OCC PQVSTLUFSYVLTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 15
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 15
- 229940040692 lithium hydroxide monohydrate Drugs 0.000 description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 15
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 15
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 14
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 13
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 13
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 12
- HQRPHMAXFVUBJX-UHFFFAOYSA-M lithium;hydrogen carbonate Chemical compound [Li+].OC([O-])=O HQRPHMAXFVUBJX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfate decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 11
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 10
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 10
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 9
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 9
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 9
- 238000013327 media filtration Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 9
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 8
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 8
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 8
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 8
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 8
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 8
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 8
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 7
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 7
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 6
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 6
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 6
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 6
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 5
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 5
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 5
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 5
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- MEYVLGVRTYSQHI-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O MEYVLGVRTYSQHI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate monohydrate Chemical compound O.[Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 4
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- YTAHJIFKAKIKAV-XNMGPUDCSA-N [(1R)-3-morpholin-4-yl-1-phenylpropyl] N-[(3S)-2-oxo-5-phenyl-1,3-dihydro-1,4-benzodiazepin-3-yl]carbamate Chemical compound O=C1[C@H](N=C(C2=C(N1)C=CC=C2)C1=CC=CC=C1)NC(O[C@H](CCN1CCOCC1)C1=CC=CC=C1)=O YTAHJIFKAKIKAV-XNMGPUDCSA-N 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii,iii) oxide Chemical compound [Co]=O.O=[Co]O[Co]=O LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 3
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 229940116202 nickel sulfate hexahydrate Drugs 0.000 description 3
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N N,N‐diethylformamide Chemical compound CCN(CC)C=O SUAKHGWARZSWIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N [Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Mn].[Co].[Ni] KFDQGLPGKXUTMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001617 alkaline earth metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010793 electronic waste Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 235000019439 ethyl acetate Nutrition 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000010909 process residue Substances 0.000 description 2
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- ORIHZIZPTZTNCU-YVMONPNESA-N salicylaldoxime Chemical compound O\N=C/C1=CC=CC=C1O ORIHZIZPTZTNCU-YVMONPNESA-N 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical class [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002995 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013706 LiNixMnyCozO2 (NMC) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012223 LiPFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018661 Ni(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021502 aluminium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- XDEFSTVHLNXBTJ-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;dimethyl carbonate Chemical compound OC(O)=O.COC(=O)OC XDEFSTVHLNXBTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UUCGKVQSSPTLOY-UHFFFAOYSA-J cobalt(2+);nickel(2+);tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Co+2].[Ni+2] UUCGKVQSSPTLOY-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 229940077441 fluorapatite Drugs 0.000 description 1
- 229910052587 fluorapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004688 heptahydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M lithium;trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Li+].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F MCVFFRWZNYZUIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000005677 organic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 1
- YALHCTUQSQRCSX-UHFFFAOYSA-N sulfane sulfuric acid Chemical compound S.OS(O)(=O)=O YALHCTUQSQRCSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
- B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
- B02C23/36—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy the crushing or disintegrating zone being submerged in liquid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
- B02C23/18—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy
- B02C23/38—Adding fluid, other than for crushing or disintegrating by fluid energy in apparatus having multiple crushing or disintegrating zones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
- B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C1/00—Magnetic separation
- B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
- B03C1/23—Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D15/00—Lithium compounds
- C01D15/02—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/005—Preliminary treatment of scrap
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0063—Hydrometallurgy
- C22B15/0065—Leaching or slurrying
- C22B15/0078—Leaching or slurrying with ammoniacal solutions, e.g. ammonium hydroxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0063—Hydrometallurgy
- C22B15/0065—Leaching or slurrying
- C22B15/008—Leaching or slurrying with non-acid solutions containing salts of alkali or alkaline earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0015—Obtaining aluminium by wet processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0015—Obtaining aluminium by wet processes
- C22B21/0023—Obtaining aluminium by wet processes from waste materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
- C22B23/0407—Leaching processes
- C22B23/0415—Leaching processes with acids or salt solutions except ammonium salts solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
- C22B23/0407—Leaching processes
- C22B23/0446—Leaching processes with an ammoniacal liquor or with a hydroxide of an alkali or alkaline-earth metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B47/00—Obtaining manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working 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
- C22B7/006—Wet processes
- C22B7/007—Wet processes by acid leaching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working 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
- C22B7/006—Wet processes
- C22B7/008—Wet processes by an alkaline or ammoniacal leaching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
- B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
- B03B2009/066—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse the refuse being batteries
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
- B03C2201/20—Magnetic separation of bulk or dry particles in mixtures
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Oceanography (AREA)
Abstract
Un aparato (1) para llevar a cabo una reducción de tamaño de materiales de batería en condiciones de inmersión, que comprende: - un alojamiento (2) configurado para contener un líquido (4) de inmersión; - una primera rampa (6) de alimentación que define una abertura (8) en la misma para recibir materiales de batería de un primer tipo (10) en el alojamiento (2); - una segunda rampa (24) de alimentación que define una abertura (26) en la misma para recibir materiales de batería de un segundo tipo (28) en el alojamiento (2); - un primer dispositivo (12) de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento (2) para recibir los materiales de batería del primer tipo (10) desde la primera rampa (6) de alimentación, en donde dicho primer dispositivo (12) de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño de los materiales de batería del primer tipo (10) con el fin de formar un primer material (14) de batería de tamaño reducido; - un segundo dispositivo (16) de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento (2) para recibir el primer material (14) de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo (12) de trituración sumergible, en donde el segundo dispositivo (16) de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño adicional en el primer material (14) de batería de tamaño reducido con el fin de formar un segundo material (18) de batería de tamaño reducido; y - medios para suministrar los materiales de batería del segundo tipo (28) desde la segunda rampa (24) de alimentación directamente al segundo dispositivo (16) de trituración sumergible; en donde el segundo dispositivo (16) de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño en los materiales de batería del segundo tipo (28).
Description
DESCRIPCIÓN
Un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías
Campo de la solicitud
La presente solicitud pertenece al campo del reciclaje de baterías. Más particularmente, la presente solicitud se refiere a un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías, en particular baterías recargables de iones de litio.
Introducción
Las baterías recargables de iones de litio alimentan cada vez más las aplicaciones de almacenamiento de energía industrial, electrónica de consumo y automotriz. Sin embargo, a nivel mundial se recicla aproximadamente menos del 5% de las baterías de iones de litio usadas producidas, lo que equivale a aproximadamente 70.000 toneladas de baterías de iones de litio usadas recicladas por año. En cambio, se espera que entre 2017 y 2030, a causa de la aplicación de baterías de iones de litio en aplicaciones de movilidad eléctrica, como los vehículos eléctricos, se desechen más de 11 millones de toneladas de paquetes de baterías de iones de litio gastadas. Por el documento CN205429109U se conoce un aparato reductor conocido utilizado en la industria del reciclaje de baterías.
Dichos paquetes de baterías de iones de litio gastadas tienen un contenido valioso de cobalto, litio, cobre, grafito, níquel, aluminio, manganeso, etc.; y, por lo tanto, los paquetes de baterías de iones de litio gastadas pueden ser considerados como una fuente de litio y muchos otros metales valiosos para la "minería urbana" de alto grado. Sin embargo, los procesos actuales de reciclaje de baterías de iones de litio consisten, por ejemplo, en fundición o pirometalurgia que recupera principalmente aleaciones metálicas (típicamente cobalto, cobre y/o níquel). A través de la pirometalurgia, el litio de las baterías de iones de litio gastadas se pierde en la escoria y/o en las corrientes de gas de escape de hornos de fundición, por ejemplo. La escoria generalmente se vende a la industria de la construcción para su uso como base de carreteras, por ejemplo, y el litio es económicamente irrecuperable.
Como tales, las cantidades y los contenidos valiosos de las baterías de iones de litio usadas requerirán que las industrias de desvío de desechos se adapten; por ejemplo, para emular las industrias de reciclaje de baterías de plomo-ácido, donde aproximadamente más del 90% de las baterías de plomo-ácido gastadas se reciclan en muchas jurisdicciones a nivel mundial.
Los procesos avanzados de reciclaje de baterías de iones de litio podrían ofrecer una oportunidad económica y ambiental. Por ejemplo, los más de 11 millones de toneladas estimadas de paquetes de baterías usadas contienen aproximadamente 65 mil millones de dólares de EE. UU. de valor residual en metales y otros componentes. Además, reciclar las baterías de iones de litio podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial en aproximadamente 1200 millones de toneladas equivalentes de CO2 entre 2017 y 2040, proporcionando una compensación contra/reduciendo la cantidad de materia prima derivada de fuentes primarias (es decir, minería, refinación); y potencialmente evitar que se depositen en vertederos metales (por ejemplo, metales pesados) y materiales de las baterías de iones de litio gastadas.
La información anterior se proporciona con el fin de dar a conocer la información que el solicitante cree que es de posible relevancia para la presente solicitud. No se pretende necesariamente admitir, ni debe interpretarse, que cualquier parte de la información anterior constituye un estado de la técnica en contra de la presente solicitud.
Compendio de la solicitud
Como se indica con más detalle más abajo, las baterías recargables de iones de litio se componen de varios materiales diferentes. Se sabe que la "masa negra" es un componente de las baterías recargables de iones de litio que comprende una combinación de polvos de electrodo de cátodo y/o ánodo que comprenden óxidos de metal de litio y fosfato de hierro y litio (cátodo) y grafito (ánodo). Los materiales presentes en las baterías recargables de iones de litio incluyen compuestos orgánicos, como carbonatos de alquilo (por ejemplo, C1-C6 carbonatos de alquilo, como carbonato de etileno (EC), carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de propileno (PC) y mezclas de los mismos), hierro, aluminio, cobre, plásticos, grafito, cobalto, níquel, manganeso y, por supuesto, litio. La recuperación de dichos materiales de baterías recargables de iones de litio es muy deseable.
Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto de la presente solicitud se proporciona un proceso para recuperar materiales de baterías recargables de iones de litio que comprende:
i) procesar baterías de iones de litio para formar una corriente de alimentación de tamaño reducido;
ii) separar la corriente de alimentación de tamaño reducido en una corriente de productos magnéticos y una corriente de alimentación no magnética;
iii) opcionalmente, aislar un producto ferroso de la corriente de productos magnéticos;
iv) depurar la corriente de alimentación no magnética con un disolvente de depuración para formar una corriente de suspensión depurada;
v) separar la corriente de suspensión depurada en una parte de sólidos de mayor tamaño y una corriente de suspensión depurada de menor tamaño;
vi) opcionalmente, separar la parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada en una corriente de productos de aluminio preliminar, una corriente de productos de cobre preliminar y una corriente de productos de plástico;
vii) someter la corriente de suspensión depurada de menor tamaño a una separación sólido-líquido para formar una corriente sólida de masa negra y disolvente de depuración recuperado;
viii) lixiviar la corriente sólida de masa negra con un ácido para formar una solución de lixiviación cargada y sólidos residuales;
ix) separar la solución de lixiviación cargada y los sólidos residuales para formar una primera corriente de productos que comprende los sólidos residuales y una segunda corriente de productos que comprende la solución de lixiviación cargada;
x) opcionalmente, aislar un producto de grafito de la primera corriente de productos;
xi) aislar un producto de cobre de la segunda corriente de productos para formar una tercera corriente de productos; xii) aislar un producto de aluminio (Al) y/o hierro (Fe) de la tercera corriente de productos para formar una cuarta corriente de productos;
xiii) aislar un producto de cobalto (Co), níquel (Ni) y/o manganeso (Mn) de la cuarta corriente de productos para formar una quinta corriente de productos;
xiv) aislar un subproducto de sal de la quinta corriente de productos para formar una sexta corriente de productos; y xv) aislar un producto de litio de la sexta corriente de productos.
En otro aspecto se proporciona un aparato para llevar a cabo una reducción de tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión, que comprende:
un alojamiento configurado para contener un líquido de inmersión;
una primera rampa de alimentación que define una abertura en la misma para recibir materiales de batería de un primer tipo en el alojamiento;
un primer dispositivo de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento para recibir los materiales de batería del primer tipo desde la primera rampa de alimentación, en donde dicho primer dispositivo de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño de los materiales de batería del primer tipo con el fin de formar un primer material de batería de tamaño reducido; y
un segundo dispositivo de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento para recibir el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible, en donde el segundo dispositivo de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño adicional en el primer material de batería de tamaño reducido con el fin de formar un segundo material de batería de tamaño reducido.
En otro aspecto más se proporciona un sistema para llevar a cabo la reducción de tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión, que comprende:
(a) un primer dispositivo de trituración sumergible para recibir materiales de batería de un primer tipo, en donde el primer dispositivo de trituración sumergible produce una reducción de tamaño en los materiales de batería del primer tipo con el fin de formar un primer material de batería de tamaño reducido;
(b) un segundo dispositivo de trituración sumergible para recibir el primer material de batería de tamaño reducido, en donde el segundo dispositivo de trituración sumergible produce una reducción de tamaño adicional en el primer material de batería de tamaño reducido con el fin de formar un segundo material de batería de tamaño reducido; y (c) un líquido de inmersión en el que se sumergen el primer dispositivo de trituración sumergible, el segundo dispositivo de trituración sumergible, el primer material de batería de tamaño reducido y el segundo material de batería de tamaño reducido.
Breve descripción de las figuras
Para una mejor comprensión de la presente solicitud, así como de otros aspectos, realizaciones y características adicionales de la misma, se hace referencia a la siguiente descripción, que se ha de utilizar junto con las figuras y/o tablas adjuntas, donde:
La Figura 1A representa un diagrama de flujo de bloques de una realización de un primer proceso tal como se describe en la presente memoria ("Proceso 1").
La Figura 1B representa un diagrama de flujo de bloques de una realización de un segundo proceso tal como se describe en la presente memoria ("Proceso 2").
La Figura 2 representa un aparato y un sistema ejemplares de acuerdo con una realización de la presente solicitud. La Figura 3(a) es una imagen de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada, que es una trituradora de dos árboles que ha sido modificada para operar bajo condiciones de inmersión.
La Figura 3(b) es una imagen del panel de control y eléctrico de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en la Figura 3(a).
La Figura 3(c) es una imagen de la parte de trituración de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en la Figura 3(a).
La Figura 3(d) es una imagen de la parte de trituración de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en la Figura 3(a), que muestra la parte de trituración sumergida en el líquido de inmersión. La Figura 4(a) es una imagen del material después de pasar por la primera etapa de trituración en húmedo (Ejemplo de Validación Física; minipiloto de Trituradora Gruesa).
La Figura 4(b) es una imagen del material después de pasar por la segunda etapa de trituración en húmedo (Ejemplo de Validación Física; minipiloto de Trituradora Fina).
La Figura 4(c) es una imagen del material después de pasar por el granulador (Ejemplo de Validación Física; minipiloto de Trituradora en Seco).
La Figura 4(d) es una imagen de material de partículas finas a continuación de la primera etapa de trituración en húmedo después de pasar por un tamiz de malla metálica con aberturas de 500 pm y posterior filtración.
La Tabla 1 delinea un posible pronóstico resumido de componentes de baterías de iones de litio de formato grande y pequeño gastados/descartados en 2025 y 2030;
la Tabla 2 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de reducción del tamaño de alimentación de la Fase 1 de cada uno de los Procesos 1 y 2;
la Tabla 3 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la separación magnética y la separación por corrientes de Foucault de la Fase 2 del Proceso 1;
la Tabla 4 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de lixiviación y decantación a contracorriente (CCD) de la Fase 2 del Proceso 1;
la Tabla 5 delinea la química de reacción clave para la etapa de lixiviación de la Fase 2 del Proceso 1 y el Proceso 2 según los parámetros de simulación del proceso IDEAS;
la Tabla 6 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de preparación del producto intermedio de la Fase 2 del Proceso 1;
la Tabla 7 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de preparación del producto final de la Fase 3 del Proceso 1; y
la Tabla 8 delinea la química de reacción clave para las etapas de preparación del producto final de la Fase 3, según los parámetros de simulación del proceso IDEAS del Proceso 1.
La Tabla 9 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la separación magnética, la depuración y la separación densimétrica opcional de la Fase 2 del Proceso 2;
la Tabla 10 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la lixiviación de la Fase 2 del Proceso 2;
la Tabla 11 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de preparación del producto intermedio de la Fase 2 del Proceso 2;
la Tabla 12 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de preparación del producto final de la Fase 3 del Proceso 2; y
la Tabla 13 delinea la química de reacción clave para las etapas de preparación del producto final de la Fase 3 del Proceso 2, según los parámetros de simulación del proceso IDEAS.
La Tabla 14 delinea los criterios de diseño mecánico para una realización de un aparato/sistema para llevar a cabo la reducción de tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión.
Descripción detallada
A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente memoria tienen el mismo significado que entienden comúnmente los expertos en la técnica a la que pertenece esta solicitud.
Tal como se usan en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, las formas singulares "un", "una", "el" y "la" incluyen referencias en plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Se entenderá que la expresión "que comprende", tal como se usa en la presente memoria, significa que la siguiente lista no es exhaustiva y puede incluir o no cualquier otro elemento adecuado adicional, por ejemplo, una o más características, componentes y/o ingredientes adicionales, según corresponda.
Los términos "batería" o "baterías" se utilizan aquí para hacer referencia a baterías recargables de iones de litio, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Baterías de iones de litio
Componentes
Las baterías de iones de litio son un tipo de batería recargable en las que los iones de litio impulsan una reacción electroquímica. El litio tiene un alto potencial electroquímico y proporciona una alta densidad de energía por peso. Por lo general, las celdas de las baterías de iones de litio tienen cuatro componentes clave:
a. electrodo positivo/cátodo: comprende diferentes formulaciones de óxidos de metal de litio y fosfato de hierro y litio en función del uso y el fabricante de la batería, intercalados en una lámina de soporte de cátodo/colector de corriente (por ejemplo, aluminio), por ejemplo: LiNiXMnyCozO2 (NMC); LiCoO2 (LCO); LiFePO4 (LFP); LiMn2O4 (LMO); LiNi0,8Co0,15Al0,05O2 (NCA);
b. electrodo negativo/ánodo: por lo general comprende grafito intercalado en una lámina de soporte de ánodo/colector de corriente (por ejemplo, cobre);
c. electrolito: por ejemplo, hexafluorofosfato de litio (LiPFe), tetrafluoroborato de litio (LiBF4), perclorato de litio (LiClO4), monohidrato de hexafluoroarseniato de litio (LiAsF6), trifluorometanosulfonato de litio (LiCF3SO3), bis(bistrifluorometanosulfonilo) de litio (LiTFSI), organoboratos de litio o fluoroalquilfosfatos de litio disueltos en un disolvente orgánico (por ejemplo, mezclas de carbonatos de alquilo, por ejemplo C1-C6 carbonatos de alquilo tales como carbonato de etileno (EC, generalmente requerido como parte de la mezcla para una pasivación suficiente del electrodo negativo/ánodo), carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de propileno (PC)); y
d. separador entre el cátodo y el ánodo: por ejemplo, a base de polímero o cerámica.
Por lo tanto, las baterías recargables de iones de litio comprenden una serie de materiales diferentes. La expresión "masa negra" se refiere a la combinación de polvos de electrodo de cátodo y/o ánodo que comprenden óxidos metálicos de litio y fosfato de hierro y litio (cátodo) y grafito (ánodo), como se ha indicado más arriba. Por lo tanto, los materiales presentes en baterías recargables de iones de litio incluyen compuestos orgánicos como carbonatos de alquilo (por ejemplo, C1-C6 carbonatos de alquilo, como carbonato de etileno (EC), carbonato de etilmetilo (EMC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de dietilo (DEC), carbonato de propileno (PC) y mezclas de los mismos), hierro, aluminio, cobre, plásticos, grafito, cobalto, níquel, manganeso y, por supuesto, litio. La recuperación de dichos materiales de las baterías recargables de iones de litio es muy deseable.
Las celdas de las baterías de iones de litio se fabrican en una variedad de conformaciones/factores de forma, tales como:
a. celdas cilíndricas,
b. celdas prismáticas; y
c. celdas de bolsa.
Las baterías de iones de litio de formato pequeño (por ejemplo, en aplicaciones electrónicas de consumo) generalmente constan de una o varias celdas, teniendo cada una de ellas un cátodo, un ánodo, un electrolito y un
separador. Por lo general, cada celda está alojada en acero, aluminio y/o plástico. Si la batería de iones de litio de formato pequeño incluye múltiples celdas (por ejemplo, como suele ser el caso de las baterías de iones de litio de los ordenadores portátiles), el paquete de baterías completo suele estar alojado en plástico o posiblemente otros materiales, dependiendo de la aplicación, como aluminio y/o acero.
Los paquetes de baterías de iones de litio de formato grande (por ejemplo, en aplicaciones de sistemas de almacenamiento de energía estacionarios y de automóvil) generalmente se estructuran de la siguiente manera:
a. celdas: las celdas contienen el cátodo, el ánodo, el electrolito, el separador, alojados en acero, aluminio y/o plástico;
b. módulos: múltiples celdas forman un módulo, por lo general alojado en acero, aluminio y/o plástico; y
c. paquete de baterías: múltiples módulos forman un paquete de baterías, generalmente alojado en acero, aluminio y/o plástico.
Una composición promedio ponderada estimada de paquetes de baterías de iones de litio de formato mixto (es decir, una mezcla promedio ponderada de baterías de iones de litio de formato pequeño y grande, que incorpora contribuciones de químicas de cátodo de baterías de iones de litio específicas basadas en la posible fabricación actual y a corto plazo) en porcentaje de peso (es decir, kg de material/kg de paquete de baterías de iones de litio) comprende aproximadamente: 4% Ni, 5% Mn, 7% Co, 7% Li2CO3 (expresado como equivalente de carbonato de litio), 10% Cu, 15% Al, 16% grafito y 33% otros materiales. A modo de ejemplo adicional, en la Tabla 1 se proporciona un posible resumen estimado de los componentes de baterías de iones de litio de formato pequeño y grande previstos para 2025 y 2030.
De estos componentes, se estima que aproximadamente siete comprenden >90% del valor residual en una batería de iones de litio gastada: cobalto, litio, cobre, grafito, níquel, aluminio y manganeso. Por ejemplo, una composición promedio ponderada estimada de paquetes de baterías de iones de litio de formato mixto basada en los valores residuales de los materiales contenidos en una batería de iones de litio gastada (dólares de EE. UU. por kg de material/kg de paquete de baterías de iones de litio) comprende aproximadamente: 9% Ni, 2% Mn, 39% Co, 16% Li2CO3 (expresado como equivalente de carbonato de litio), 12% Cu, 5% Al, 10% grafito y 7% otros materiales.
Recarga
A medida que la celda de una batería de iones de litio se carga y descarga, los iones de litio entran y salen del ánodo y el cátodo. Durante esta reacción electroquímica se forman un ánodo litiado (por ejemplo, grafito con litio en el interior) y un óxido de metal de transición al que le falta litio. Tanto el ánodo litiado como el óxido de metal de transición son reactivos. Estos materiales de transición pueden experimentar "reacciones parásitas" con la solución electrolítica por lo general de base orgánica (que, como se ha señalado más arriba, contiene carbonatos de alquilo).
El ánodo experimenta en particular este tipo de reacciones parásitas, lo que da como resultado un producto sólido que se deposita en la superficie del ánodo. Este producto sólido se denomina interfase de electrolito sólido (SEI). Con el tiempo, esto forma una película pasivante que ralentiza y limita más reacciones electroquímicas.
Por ejemplo, las imágenes de microscopio electrónico de barrido de materiales de cátodo y ánodo envejecidos/ciclados han demostrado que, con respecto a los cátodos de celdas de iones de litio que utilizan una solución de electrolito de base orgánica mixta, los cátodos exhiben un depósito superficial limitado de interfase de electrolito sólido. Por el contrario, un ánodo envejecido/ciclado que consta de grafito exhibe una interfase de electrolito sólido. La presencia de una interfase de electrolito sólido a través de un ánodo de grafito en capas reduce la eficiencia de la reacción electroquímica que alimenta las celdas de iones de litio al limitar los sitios para que el litio se intercale. Con el tiempo, esto reduce la capacidad de la celda de la batería de iones de litio para suministrar energía y finalmente hace que la celda de la batería se "gaste".
Proceso 1
En una realización del Proceso 1 se proporciona un proceso para recuperar materiales de baterías recargables de iones de litio que comprende:
a) procesar baterías de iones de litio para formar una corriente de alimentación de tamaño reducido;
b) separar la corriente de alimentación de tamaño reducido en una corriente de productos magnéticos y una primera corriente de alimentación no magnética;
c) opcionalmente, aislar un producto ferroso de la corriente de productos magnéticos;
d) separar la primera corriente de alimentación no magnética en una corriente de productos de aluminio y una segunda corriente de alimentación no magnética;
e) opcionalmente, aislar un producto de aluminio de la corriente de productos de aluminio;
f) lixiviar la segunda corriente de alimentación no magnética con ácido para formar una suspensión lixiviada;
g) separar la suspensión lixiviada en una primera corriente de productos y una segunda corriente de productos;
h) opcionalmente, aislar un primer producto de cobre de la primera corriente de productos;
i) separar la segunda corriente de productos en una corriente de productos de grafito y una tercera corriente de productos;
j) opcionalmente aislar un producto de grafito de la corriente de productos de grafito;
k) opcionalmente filtrar la tercera corriente de productos para aislar compuestos orgánicos y sólidos con el fin de formar una cuarta corriente de productos;
l) depositar un segundo producto de cobre de la tercera o cuarta corrientes de productos para formar una quinta corriente de productos;
m) aislar un producto de Co, Ni y/o Mn de la quinta corriente de productos para formar una sexta corriente de productos; y
n) aislar un producto de litio de la sexta corriente de productos.
Por ejemplo, véase la Figura 1 A, que representa un diagrama de flujo de bloques de una realización del Proceso 1.
En otra realización del Proceso 1, la etapa de procesamiento a) comprende: opcionalmente descargar baterías de iones de litio a aproximadamente 1-2 V; o, alternativamente, a aproximadamente 0 V; almacenar opcionalmente la energía descargada en un banco de energía; machacar, triturar o moler las baterías de iones de litio bajo inmersión acuosa; opcionalmente, separar las baterías de iones de litio machacadas, trituradas o molidas en una primera corriente de alimentación de tamaño reducido que tiene material de alimentación de un primer tamaño y una segunda corriente de alimentación de tamaño reducido que tiene material de alimentación de un segundo tamaño; y opcionalmente machacar, triturar o moler la segunda corriente de alimentación de tamaño reducido para obtener material de alimentación del primer tamaño. En otra realización, la inmersión acuosa comprende inmersión en agua o salmuera. En otra realización más, el primer tamaño es de aproximadamente <10 mm. En otra realización más, la etapa de procesamiento a) tiene una temperatura de operación de aproximadamente >2 °C - <100 °C; o, alternativamente, aproximadamente >2 °C - <69 °C; o, alternativamente, aproximadamente 60 °C. En otra realización más, la etapa de separación b) comprende: separar la corriente de alimentación de tamaño reducido en la corriente de productos magnéticos y la primera corriente de alimentación no magnética mediante separación magnética en húmedo. En otra realización, la etapa de separación d) comprende: separar la corriente de productos de aluminio y la segunda corriente de alimentación no magnética de la primera corriente de alimentación no magnética mediante separación por corrientes de Foucault, separación densimétrica, separación por clasificación por aire o una combinación de las mismas. En otra realización más, el ácido de la etapa de lixiviación f) comprende ácido sulfúrico, una mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno, ácido nítrico, una mezcla de ácido nítrico y peróxido de hidrógeno, o ácido clorhídrico. En otra realización más, la etapa de separación g) comprende: separar la suspensión lixiviada en la primera corriente de productos y la segunda corriente de productos mediante decantación a contracorriente. En otra realización, la etapa de separación i) comprende separar la segunda corriente de productos en una corriente de productos de grafito y una tercera corriente de productos mediante: aglomeración, opcionalmente usando un floculante; y flotación. En otra realización, la flotación implica una primera etapa de flotación y una segunda etapa de flotación. En otra realización más, la etapa de filtrado k) comprende: filtrar la tercera corriente de productos para aislar compuestos orgánicos y sólidos mediante filtración de doble medio; y opcionalmente filtrar la cuarta corriente de productos a través de un filtro de carbón activado. En otra realización, la filtración de doble medio implica filtrar la tercera corriente de productos a través de un filtro de doble medio que tiene antracita como primer medio y granate como segundo medio. En otra realización más, la etapa de depósito I) comprende: aislar una corriente de productos de cobre de la tercera o cuarta corrientes de productos, y depositar Cu0 de la corriente de productos de cobre mediante extracción electrolítica. En otra realización, aislar la corriente de productos de cobre de la tercera o cuarta corrientes de productos implica el intercambio de iones de cobre o la extracción de cobre con disolvente. En otra realización más, la extracción de cobre con disolvente implica el uso de un agente de extracción, tal como un agente de extracción de cetoxima orgánica. En otra realización más, la etapa de aislamiento m) comprende: añadir una fuente de hidróxido a la quinta corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn; añadir una fuente de carbonato a la quinta corriente de productos para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn; cristalizar por evaporación la quinta corriente de productos en presencia de una fuente de sulfato para formar un producto de sulfato de Co, Ni y/o Mn; o añadir una fuente de hidróxido a la quinta corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn, seguido de deshidratación térmica para producir un producto de óxido de Co, Ni y/o Mn. En otra realización, la etapa de aislamiento n) comprende: añadir un carbonato a la sexta corriente de productos para precipitar carbonato de litio; o añadir un hidróxido a la sexta corriente de productos para formar una solución de hidróxido de litio, y cristalizar por evaporación la solución de hidróxido de litio para formar monohidrato de hidróxido de litio. En otra realización, el proceso comprende además purificar el carbonato de litio a través de: convertir el carbonato de litio en bicarbonato de litio; y tratar con vapor el bicarbonato de litio para volver a formar carbonato de litio. En otra realización, el proceso comprende además purificar el monohidrato de hidróxido de
litio a través de: disolver el monohidrato de hidróxido de litio en agua; y recristalizar el monohidrato de hidróxido de litio usando un cristalizador mecánico de recompresión de vapor. En otra realización más, cuando el ácido de la etapa de lixiviación f) comprende ácido sulfúrico, o una mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno, el proceso comprende además: la etapa (o) de aislamiento de una corriente de productos de sulfato de la quinta o sexta corrientes de productos. En otra realización, la etapa de aislamiento o) comprende: cristalizar por evaporación la corriente de productos de sulfato para formar un producto de sulfato; o cristalizar la corriente de productos de sulfato usando cristalizadores de deflector de tubo de aspiración para formar un producto de sulfato.
Por lo tanto, en una realización del Proceso 1 de la presente solicitud se proporciona un proceso para recuperar materiales de baterías recargables de iones de litio que comprende tres fases principales: (i) reducción del tamaño de alimentación (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa a); (ii) lixiviación, decantación a contracorriente y preparación de productos intermedios (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapas b-f); y (iii) preparación del producto final (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapas g-n).
Con referencia a la Figura 1A, la etapa a) proporciona una corriente de alimentación de tamaño reducido que resulta de la reducción del tamaño de alimentación.
En una realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende descargar opcionalmente baterías de iones de litio de formato pequeño (por ejemplo, de teléfonos, ordenadores portátiles, etc.) y/o baterías de iones de litio de formato grande (por ejemplo, de vehículos eléctricos) a aproximadamente 1-2 V; o, alternativamente a aproximadamente 0 V. En otra realización se proporciona un proceso que comprende almacenar opcionalmente la energía descargada en un banco de energía central (por ejemplo, para proporcionar una reducción de la carga máxima para el consumo de energía de toda la instalación de la planta).
En otra realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende machacar, triturar o moler las baterías de iones de litio opcionalmente descargadas para formar una corriente de alimentación de batería de tamaño reducido. En algunas realizaciones, las baterías se machacan/trituran hasta un tamaño <10 mm. En realizaciones adicionales, las baterías se machacan/trituran bajo inmersión en agua/solución acuosa; o, más particularmente, bajo inmersión en agua o salmuera (para absorber el calor de las chispas, etc.). En otras realizaciones más, las baterías se machacan/trituran a una temperatura entre aproximadamente >2 °C - <100 °C; o, alternativamente, aproximadamente >2 °C - <69 °C; o, alternativamente, aproximadamente 60 °C.
En otra realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende trituración en dos etapas de las baterías para formar una corriente de alimentación de batería de tamaño reducido. En algunas realizaciones, la trituración en dos etapas tiene lugar bajo inmersión en agua/solución acuosa; o, más particularmente, bajo inmersión en agua o salmuera para: (i) restringir la acumulación de oxígeno; (ii) minimizar el riesgo de combustión durante la trituración suprimiendo cualquier chispa causada por la trituración y absorbiéndola como calor; y, (iii) arrastrar la solución electrolítica de las baterías. En algunas realizaciones, la solución de salmuera comprende una solución acuosa de cloruro de sodio. En otras realizaciones, la solución de salmuera comprende una solución acuosa diluida de hidróxido de calcio (también conocida como cal apagada o hidratada) para ayudar a neutralizar los haluros potenciales de las sales electrolíticas y, por lo tanto, minimizar la hidrólisis (por ejemplo, formación de ácido fluorhídrico acuoso/HF) que puede resultar en el aumento de la corrosión de materiales/equipos; y/o para minimizar el potencial de formar sales de fluoruro de sodio. En algunas realizaciones, la trituración en dos etapas comprende una primera trituradora que acepta baterías de iones de litio de formato grande y reduce su tamaño a < 400 mm; y una segunda trituradora que acepta baterías de iones de litio de formato pequeño y baterías de iones de litio de formato grande y tamaño reducido, y reduce la corriente de alimentación de batería combinada a un tamaño <100 mm. En algunas realizaciones, la trituración en dos etapas tiene lugar a una temperatura entre aproximadamente >2 °C - <100 °C; o, alternativamente, aproximadamente >2 °C - <69 °C; o, alternativamente, aproximadamente 60 °C.
En otra realización de la reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende el tamizado de la corriente de alimentación de batería de tamaño reducido. En algunas realizaciones, la corriente de alimentación de batería de tamaño reducido se separa en una fracción de menor tamaño, de <10 mm, y una fracción de mayor tamaño, de >10 mm a <100 mm. En algunas realizaciones, la fracción de menor tamaño se somete a una separación sólido-líquido para formar una torta de filtro que comprende partículas que son <10 mm. En algunas realizaciones, la separación sólido-líquido se produce a través de un filtro de banda. En algunas realizaciones, la fracción de mayor tamaño se tritura hasta <10 mm. En algunas realizaciones, la fracción de mayor tamaño se tritura usando trituradoras similares a las trituradoras a escala industrial que se encuentran en las instalaciones de reciclaje de residuos electrónicos y procesamiento de alimentos. En algunas realizaciones, la fracción de menor tamaño, de < 10 mm, y la fracción de mayor tamaño triturada a < 10 mm se combinan para formar una corriente de alimentación de tamaño reducido, según la Figura 1A, etapa a.
En otra realización de la reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende la separación magnética (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa b)) de la alimentación de batería de tamaño reducido para separar materiales magnéticos/ferrosos (por ejemplo, láminas de acero, producto(s) ferroso(s); corriente de productos magnéticos, Figura 1A) de materiales no magnéticos/no ferrosos e inertes (por ejemplo, primera corriente de alimentación no magnética, Figura 1A). En algunas realizaciones, la separación magnética es una separación magnética en húmedo. En algunas realizaciones, la separación magnética en húmedo comprende etapas de
separación magnética "más bastas" y "más limpias". En algunas realizaciones, la separación magnética en húmedo utiliza equipos de separación magnética de baja intensidad.
En otra realización de la reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende la separación por corrientes de Foucault de la alimentación de batería de tamaño reducido de materiales no magnéticos/no ferrosos para separar cualquier material magnético/ferroso residual (por ejemplo, chapa de acero; producto(s) ferroso(s)) del material no magnético/no ferroso e inerte. En algunas realizaciones, la separación por corrientes de Foucault proporciona la separación de una corriente de productos de aluminio (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa d) y corriente de productos de aluminio). En otras realizaciones, la separación por corrientes de Foucault, la separación densimétrica, la separación por clasificación por aire o una combinación de las mismas proporcionan la separación de la corriente de productos de aluminio. En algunas realizaciones, la separación por corrientes de Foucault proporciona el aislamiento de cualquier material magnético/ferroso residual (por ejemplo, chapa de acero, producto(s) ferroso(s)) para reciclar de vuelta a la separación magnética en húmedo.
En una realización de lixiviación, decantación a contracorriente y preparación de productos intermedios se proporciona un proceso que comprende la lixiviación con ácido de los materiales no magnéticos/no ferrosos e inertes de la separación por corrientes de Foucault (excluyendo la corriente de productos de aluminio separada; por ejemplo, la segunda corriente de alimentación no magnética, Figura 1 A) para formar una suspensión lixiviada (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa f)). En algunas realizaciones, el ácido usado es ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o ácido nítrico. En algunas realizaciones se usa peróxido de hidrógeno para facilitar la lixiviación de metales más nobles. En algunas realizaciones, la lixiviación se produce a una temperatura de operación entre aproximadamente 60 y 95 °C. En algunas realizaciones, la lixiviación tiene lugar en un depósito de fondo cónico bajo agitación de alta cizalladura.
En una realización de lixiviación, decantación a contracorriente y preparación de productos intermedios se proporciona un proceso que comprende tamizar la suspensión lixiviada en una fracción de menor tamaño, de <5 mm, y una fracción de mayor tamaño, de >5 mm. En algunas realizaciones, la fracción de mayor tamaño se recicla de vuelta a la separación magnética en húmedo para una separación adicional.
En una realización de lixiviación, decantación a contracorriente y preparación de productos intermedios se proporciona un proceso que comprende decantación a contracorriente (CCD) de la suspensión lixiviada (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa g)). En algunas realizaciones, la CCD separa lodos/residuos o "concentrado de cobre", que consiste predominantemente en cobre, algo de aluminio triturado residual, acero triturado residual, papel y plástico, como una corriente de flujo inferior (por ejemplo, primera corriente de productos, Figura 1A); y separa una fase de lixiviado acuoso combinado (solución de lixiviación cargada o PLS) y una fase flotante/de baja densidad (por ejemplo, grafito, material orgánico) como una corriente de flujo superior (por ejemplo, segunda corriente de productos, Figura 1A). En algunas realizaciones, la CCD utiliza varias etapas de espesantes de alta densidad.
En una realización de lixiviación, decantación a contracorriente y preparación de productos intermedios se proporciona un proceso en el que la corriente de flujo superior de CCD se lleva a un depósito de aglomeración, en el que se añade un floculante para ayudar a la aglomeración de las fases de grafito y material orgánico. En algunas realizaciones, la solución del depósito de aglomeración se lleva a celdas de flotación para separar selectivamente una fase hidrófoba (por ejemplo, grafito aglomerado con floculante, y material orgánico; corriente de productos de grafito, Figura 1A) de una fase hidrófila (por ejemplo, PLS acuosa). En algunas realizaciones, las celdas de flotación incluyen una "celda de flotación más basta", que completa una separación preliminar de las fases hidrófoba e hidrófila; y una "celda de flotación más limpia" a la que se lleva la espuma de la "celda de flotación más basta", para separar aún más las fases hidrófoba e hidrófila. En algunas realizaciones, la espuma de la "celda de flotación más limpia" se lleva a una separación sólido-líquido para aislar opcionalmente una fase sólida o de "concentrado de grafito" (por ejemplo, véase la Figura 1 A, etapa j)). En algunas realizaciones se usa una centrífuga para lograr la separación sólido-líquido.
En una realización de lixiviación, decantación a contracorriente y preparación de productos intermedios se proporciona un proceso que comprende combinar PLS residual de la "celda de flotación más basta" y la "celda de flotación más limpia" (por ejemplo, tercera corriente de productos, Figura 1A) (opcionalmente con líquido (por ejemplo, centrifugado) de la filtración sólido-líquido de espuma de la "celda de flotación más limpia"; etapa j), Figura 1A); y, opcionalmente, filtrar la corriente líquida combinada a través de un filtro de doble medio para separar los compuestos orgánicos arrastrados (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa k)). En algunas realizaciones se usa un filtro de doble medio similar a los filtros que se encuentran en la extracción de cobre con disolvente. En algunas realizaciones, el filtro de doble medio comprende medios de filtración tales como antracita, granate y/o arena. En algunas realizaciones, la salida de corriente líquida del filtro de doble medio (por ejemplo, cuarta corriente de productos, Figura 1A) se lleva opcionalmente a un filtro de carbón activado para separar aún más cualquier material orgánico arrastrado.
En una realización se proporciona un proceso que comprende opcionalmente deshidratar los materiales magnéticos/ferrosos (por ejemplo, chapa de acero, producto(s) ferroso(s)) de la separación magnética; y recoger y almacenar dichos materiales deshidratados (por ejemplo, véase la Figura 1 A, etapa c) y producto ferroso). En algunas realizaciones, el proceso comprende opcionalmente deshidratar la corriente de productos de aluminio de la separación por corrientes de Foucault; y recoger y almacenar el producto de aluminio deshidratado (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa e) y producto de aluminio). En algunas realizaciones se utiliza un tamiz de deshidratación, estando el tamiz muy inclinado para facilitar el drenaje de agua/solución acuosa.
En una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende opcionalmente una separación sólido-líquido de lodos/residuos o corriente de flujo inferior final de la CCD para producir un concentrado de cobre. En algunas realizaciones se usa un filtro de correa para lograr la separación sólido-líquido. Por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa h) y primer producto de cobre
En una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende opcionalmente recoger el concentrado de grafito de la separación sólido-líquido de la espuma de la "celda de flotación más limpia". En algunas realizaciones, el concentrado de grafito se recoge como el producto sólido de la centrifugación de la espuma de la "celda de flotación más limpia". Por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa j) y producto de grafito.
En una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende un intercambio de iones de cobre de la salida de corriente líquida de la filtración de doble medio. En algunas realizaciones se usa una resina selectiva de cobre; por ejemplo, LEWATIT® M+ TP 207. En algunas realizaciones, el proceso comprende una extracción con disolvente de la salida de corriente líquida de la filtración de doble medio. En algunas realizaciones, la extracción con disolvente implica una o más etapas de extracción con mezclador-sedimentador que cargan cationes de cobre en un agente de extracción selectivo de cobre, como un agente de extracción de cetoxima orgánica (por ejemplo, LIX® 84) en un diluyente (por ejemplo, queroseno). En otras realizaciones, la extracción con disolvente implica una o más etapas de depuración de mezclador-sedimentador, donde el electrolito gastado de la extracción electrolítica de cobre (más abajo) se usa para depurar compuestos orgánicos cargados de cobre y transferir cationes de cobre a una fase acuosa antes de la extracción electrolítica de cobre.
En una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende la extracción electrolítica de cobre de un licor rico en cobre a partir del intercambio de iones de cobre para producir cobre elemental (es decir, Cu0). En algunas realizaciones, la extracción electrolítica de cobre (por ejemplo, la extracción electrolítica de cobre convencional, extracción electrolítica emew®, etc.) se utiliza para el depósito de cobre/Cu0 como placa de cobre. Por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa I) y segundo producto de cobre.
En una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende producir un producto de Co, Ni y/o Mn. En algunas realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn es un producto de hidróxido. En algunas realizaciones, un licor depurado de cobre de intercambio de iones de cobre (por ejemplo, quinta corriente de productos, Figura 1A) se somete a reacción con una fuente de hidróxido (por ejemplo, hidróxidos de metales alcalinos como hidróxido de sodio/NaOH, hidróxidos de metales alcalinotérreos, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, véase la Figura 1A, producto de Co, Ni y/o Mn). En otras realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn es un producto de carbonato. En algunas realizaciones, el licor depurado de cobre procedente del intercambio de iones de cobre (por ejemplo, quinta corriente de producto, Figura 1A) se somete a reacción con una fuente de carbonato (por ejemplo, carbonatos de metales alcalinos como carbonato de sodio/Na2CO3, carbonatos de metales alcalinotérreos, etc.) para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, véase la Figura 1A, producto de Co, Ni y/o Mn). En otras realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn es un producto de óxido. En algunas realizaciones, el licor depurado de cobre del intercambio de iones de cobre (por ejemplo, quinta corriente de producto, Figura 1A) se somete a reacción con una fuente de hidróxido (por ejemplo, hidróxidos de metales alcalinos como hidróxido de sodio/NaOH, hidróxidos de metales alcalinotérreos, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn que se lleva a deshidratación térmica para producir un producto de óxido de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, óxido de cobalto (II, III), Co3O4, óxido de níquel (II), NiO, dióxido de manganeso (IV), MnO2 ; por ejemplo, véase la Figura 1A, producto de Co, Ni y/o Mn). En algunas realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn se lleva a la filtración sólido-líquido para recoger una torta de filtro sólida. En algunas realizaciones se usa un filtro prensa para lograr la separación sólido-líquido. En otras realizaciones, en las que se usa ácido sulfúrico o una mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno para la lixiviación con ácido, el licor depurado de cobre del intercambio de iones de cobre se lleva a un cristalizador evaporativo para producir un producto de heptahidrato de sulfato de cobalto/CoSO4^7H2O, hexahidrato de sulfato de níquel/NiSO4^6H2O, y/o monohidrato de sulfato de manganeso/ M nSO 4^O . En algunas realizaciones, el o los productos cristalizados resultantes se llevan a la separación sólido-líquido; y el o los productos sólidos separados se llevan a un secador para eliminar el exceso de agua y producir un sulfato de cobalto, níquel y/o manganeso hidratado (por ejemplo, véase la Figura 1A, producto de Co, Ni y/o Mn). En algunas realizaciones se usa una centrífuga para lograr la separación sólido-líquido.
En una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende precipitar un producto de litio. En algunas realizaciones, una salida de corriente líquida de la producción de productos de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, sexta corriente de productos, Figura 1A) se somete a reacción con un carbonato, como carbonato de sodio, para precipitar carbonato de litio crudo. En algunas realizaciones, el producto de carbonato de litio crudo se somete a una separación sólido-líquido, por ejemplo usando una centrífuga, y se recoge una torta sólida (por ejemplo, véase la Figura 1A, etapa n) y producto de litio). En algunas realizaciones, la torta de carbonato de litio crudo se lleva a un circuito de bicarbonatación para una purificación adicional, en donde se burbujea dióxido de carbono en un depósito para convertir el carbonato de litio en bicarbonato de litio más soluble (es decir, "digestión" de carbonato de litio). En algunas realizaciones, la corriente líquida que contiene bicarbonato de litio soluble se lleva a una unidad de intercambio iónico para eliminar selectivamente las trazas de impurezas tales como calcio y magnesio. En algunas realizaciones, la solución que contiene bicarbonato de litio soluble se lleva a un depósito donde se burbujea vapor para cristalizar carbonato de litio de mayor pureza como un sólido. En otras realizaciones, la cristalización del carbonato de litio de mayor pureza comprende electrólisis, calentamiento eléctrico por inmersión directa, calentamiento
eléctrico por elemento o calentamiento eléctrico indirecto. En algunas realizaciones, la salida de la cristalización de carbonato de litio se somete a una separación sólido-líquido, por ejemplo usando una centrífuga, para aislar el producto de carbonato de litio sólido. En otras realizaciones, el filtrado líquido (por ejemplo, centrifugado) se recicla al depósito de "digestión" de carbonato de litio. En otras realizaciones, la corriente aislada de carbonato de litio sólido de alta pureza se seca y se microniza.
En una realización de la preparación del producto final, en la que se usa ácido sulfúrico o una mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno para la lixiviación con ácido, se proporciona un proceso que comprende cristalizar sulfato de sodio. En algunas realizaciones, el filtrado (por ejemplo, centrifugado) de la separación sólido-líquido de carbonato de litio crudo (por ejemplo, centrifugación) se lleva a un cristalizador evaporativo para producir decahidrato de sulfato de sod¡o/Na2SO4^10H2O. En algunas realizaciones, se agrega ácido sulfúrico durante la cristalización para convertir el carbonato residual (por ejemplo, Na2CO3(ac)) en una forma de sulfato. En algunas realizaciones, la suspensión cristalizada resultante se lleva a la separación sólido-líquido; y el producto sólido separado se lleva a un secador, en donde el secador elimina el agua y produce sulfato de sodio anhidro/Na2SO4. En algunas realizaciones, la separación sólido-líquido se logra utilizando una centrífuga.
En una realización de la preparación del producto final, en la que se usa ácido clorhídrico para la lixiviación con ácido, se proporciona un proceso en el que se produce una solución de cloruro de sodio como subproducto. En algunas realizaciones, la solución de cloruro de sodio: (i) se recicla a la(s) etapa(s) de reducción del tamaño de alimentación para usarla como una solución de salmuera, una parte de la cual se purga opcionalmente a una planta de tratamiento de agua seguida de reutilización en la instalación; o (ii) se cristaliza para formar un producto de cloruro de sodio sólido, seguido opcionalmente por separación sólido-líquido y secado.
En una realización de la preparación del producto final, en la que se usa ácido nítrico o una mezcla de ácido nítrico y peróxido de hidrógeno para la lixiviación con ácido, se proporciona un proceso en el que se produce una solución de nitrato de sodio como subproducto. En algunas realizaciones, la solución de nitrato de sodio: (i) se cristaliza para formar un producto de nitrato de sodio sólido, seguido opcionalmente por separación sólido-líquido y secado.
Proceso 2
Como se ha indicado más arriba, las baterías recargables de iones de litio comprenden una serie de materiales diferentes, incluidos compuestos orgánicos como carbonatos de alquilo (por ejemplo, C1-C6 carbonatos de alquilo), hierro, aluminio, cobre, plásticos, grafito, cobalto, níquel, manganeso y, por supuesto, litio. En una realización del Proceso 2 se proporciona un proceso para recuperar materiales de baterías recargables de iones de litio que comprende:
i) procesar baterías de iones de litio para formar una corriente de alimentación de tamaño reducido;
ii) separar la corriente de alimentación de tamaño reducido en una corriente de productos magnéticos y una corriente de alimentación no magnética;
iii) opcionalmente aislar un producto ferroso de la corriente de productos magnéticos;
iv) depurar la corriente de alimentación no magnética con un disolvente de depuración para formar una corriente de suspensión depurada;
v) separar la corriente de suspensión depurada en una parte de sólidos de mayor tamaño y una corriente de suspensión depurada de menor tamaño;
vi) opcionalmente, separar la parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada en una corriente de productos de aluminio preliminar, una corriente de productos de cobre preliminar y una corriente de productos de plástico;
vii) someter la corriente de suspensión depurada de menor tamaño a una separación sólido-líquido para formar una corriente sólida de masa negra y disolvente de depuración recuperado;
viii) lixiviar la corriente sólida de masa negra con un ácido para formar una solución de lixiviación cargada y sólidos residuales;
ix) separar la solución de lixiviación cargada de los sólidos residuales para formar una primera corriente de productos que comprende los sólidos residuales y una segunda corriente de productos que comprende la solución de lixiviación cargada;
x) opcionalmente, aislar un producto de grafito de la primera corriente de productos;
xi) aislar un producto de cobre de la segunda corriente de productos para formar una tercera corriente de productos;
xii) aislar un producto de aluminio (Al) y/o hierro (Fe) de la tercera corriente de productos para formar una cuarta corriente de productos;
xiii) aislar un producto de cobalto (Co), níquel (Ni) y/o manganeso (Mn) de la cuarta corriente de productos para formar una quinta corriente de productos;
xiv) aislar un subproducto de sal de la quinta corriente de productos para formar una sexta corriente de productos; y
xv) aislar un producto de litio de la sexta corriente de productos.
Véase, por ejemplo, la Figura 1B, que representa un diagrama de flujo de bloques de una realización del Proceso 2.
Por lo tanto, en una realización del Proceso 2 de la presente solicitud, se proporciona un proceso para recuperar materiales de baterías recargables de iones de litio que comprende tres fases principales: (i) reducción del tamaño de alimentación (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapas (i) y (i)(a)); (ii) lixiviación y preparación de producto intermedio (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapas (ii)-(x)); y (iii) preparación del producto final (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapas (xi)-(xv)).
Con referencia a la Figura 1B, la etapa i) proporciona una corriente de alimentación de tamaño reducido que resulta de la reducción del tamaño de alimentación. En una realización del Proceso 2, la etapa de procesamiento i) comprende: opcionalmente descargar baterías de iones de litio a aproximadamente 1-2 V; o, alternativamente, a aproximadamente 0 V; almacenar opcionalmente la energía descargada en un banco de energía; machacar, triturar o moler las baterías de iones de litio bajo inmersión acuosa; opcionalmente, separar las baterías de iones de litio machacadas, trituradas o molidas en una primera corriente de alimentación de tamaño reducido que tiene material de alimentación de un primer tamaño seleccionado, y una segunda corriente de alimentación de tamaño reducido que tiene material de alimentación de un segundo tamaño; y opcionalmente machacar, triturar o moler la segunda corriente de alimentación de tamaño reducido para obtener material de alimentación del primer tamaño seleccionado.
En otra realización del Proceso 2, la inmersión acuosa comprende inmersión en agua o inmersión en una solución acuosa que comprende (i) una sal y/o (ii) hidróxido de calcio. En otra realización, la sal se selecciona entre un cloruro de metal alcalino (por ejemplo, cloruro de sodio (NaCl)), un cloruro de metal alcalinotérreo (por ejemplo, cloruro de calcio (CaCl2)), o mezclas de los mismos. En otra realización más, el primer tamaño seleccionado es aproximadamente <40 mm, preferiblemente <10 mm. En otra realización más, la etapa de procesamiento i) tiene una temperatura de operación de aproximadamente >2 °C a <100 °C; o, alternativamente, aproximadamente >2 °C a <69 °C; o, alternativamente, aproximadamente 60 °C.
Por lo tanto, en una realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende descargar opcionalmente baterías de iones de litio de formato pequeño (por ejemplo, de teléfonos, ordenadores portátiles, etc.) y/o baterías de iones de litio de formato grande (por ejemplo, de vehículos eléctricos) a aproximadamente 1-2 V; o, alternativamente a aproximadamente 0 V. En otra realización se proporciona un proceso que comprende almacenar opcionalmente la energía descargada en un banco de energía central (por ejemplo, para proporcionar una reducción de la carga máxima para el consumo de energía de toda la instalación de la planta).
En otra realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende machacar, triturar o moler las baterías de iones de litio opcionalmente descargadas para formar una corriente de alimentación de batería de tamaño reducido. En algunas realizaciones, las baterías se machacan/trituran hasta un tamaño < 40 mm, preferiblemente < 10 mm. En otras realizaciones, las baterías se machacan/trituran bajo inmersión en agua/solución acuosa; o, más particularmente, bajo inmersión en agua o salmuera (para absorber el calor de las chispas, etc.). En otras realizaciones más, las baterías se machacan/trituran a una temperatura entre aproximadamente >2 °C y <100 °C; o, alternativamente, aproximadamente de >2 °C a <69 °C; o, alternativamente, aproximadamente 60 °C. En algunas realizaciones, la inmersión acuosa comprende inmersión en agua o inmersión en una solución acuosa que comprende (i) una sal y/o (ii) hidróxido de calcio tal como se ha indicado más arriba.
En otra realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende una machacadura/trituración en dos etapas de las baterías para formar una corriente de alimentación de batería de tamaño reducido. En algunas realizaciones, la machacadura/trituración en dos etapas tiene lugar bajo inmersión en agua/solución acuosa; o, más particularmente, bajo inmersión en agua o en salmuera para: (i) restringir la acumulación de oxígeno; (ii) minimizar el riesgo de combustión durante la trituración suprimiendo cualquier chispa causada por la trituración y absorbiéndola como calor; y, (iii) arrastrar la solución electrolítica de las baterías. En algunas realizaciones, la solución de salmuera comprende una solución acuosa de cloruro de sodio. En otras realizaciones, la solución de salmuera comprende una solución acuosa diluida de hidróxido de calcio (también conocida como cal apagada o hidratada) para ayudar a neutralizar los haluros potenciales de sales electrolíticas y, por lo tanto, minimizar la hidrólisis (por ejemplo, formación de ácido fluorhídrico acuoso/HF) que puede resultar en el aumento de la corrosión de materiales/equipos; y/o, para minimizar el potencial de formar sales de fluoruro de sodio. En algunas realizaciones, la machacadura/trituración en dos etapas comprende una primera machacadora/trituradora que acepta baterías de iones de litio de formato grande y reduce su tamaño a <400 mm; y una segunda machacadora/trituradora que acepta baterías de iones de litio de formato pequeño y baterías de iones de litio de formato grande de tamaño reducido, y reduce la corriente combinada de alimentación de batería a un tamaño <100 mm. En algunas realizaciones, la machacadura/trituración en dos etapas se produce a una temperatura entre aproximadamente >2 °C y <100 °C; o, alternativamente, aproximadamente de >2 °C a <69 °C; o, alternativamente, aproximadamente 60 °C.
En otra realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso que comprende tamizar la corriente de alimentación de batería de tamaño reducido (después de la machacadura/trituración en dos etapas arriba indicada, así como cualquier etapa adicional de trituración posterior). En algunas realizaciones, la corriente de alimentación de batería de tamaño reducido se separa en una fracción de menor tamaño, de <10 mm, y una fracción de mayor tamaño, de >10 mm a <100 mm. En algunas realizaciones, la fracción de menor tamaño se somete a una separación sólido-líquido para formar una torta de filtro que comprende partículas que son <10 mm y una corriente de filtrado líquido. En algunas realizaciones, la separación sólido-líquido tiene lugar a través de un filtro de banda. En algunas realizaciones, la fracción de mayor tamaño se tritura hasta <10 mm. En algunas realizaciones, la fracción de mayor tamaño se tritura usando trituradoras similares a las trituradoras a escala industrial que se encuentran en las instalaciones de reciclaje de residuos electrónicos y procesamiento de alimentos. En algunas realizaciones, la fracción de menor tamaño, de < 10 mm, y la fracción de mayor tamaño triturada a < 10 mm se combinan para formar una corriente de alimentación de tamaño reducido, según la Figura 1B, etapa (i).
En determinadas realizaciones, los materiales de menor tamaño que tienen un tamaño de partícula de, por ejemplo, menos de aproximadamente 5 mm, o menos de aproximadamente 1-2 mm, se pueden recoger durante la reducción del tamaño de alimentación y desviar a etapas de proceso posteriores. Por ejemplo, según la Figura 1B, los materiales de menor tamaño que tienen un tamaño de partícula de, por ejemplo, menos de aproximadamente 5 mm, o menos de aproximadamente 1-2 mm, se pueden recoger de la etapa (i) (en donde las baterías de iones de litio se procesan para producir una corriente de alimentación de tamaño reducido) y separar del resto de la corriente de alimentación de tamaño reducido. Por ejemplo, estos materiales de menor tamaño se podrían recoger haciendo que la salida de una machacadora/trituradora entre en contacto con una malla metálica con aberturas dimensionadas para permitir que las partículas que tengan un tamaño de menos de aproximadamente 5 mm o menos de aproximadamente 1-2 mm pasen a través ellas y sean recogidas. Los materiales de menor tamaño forman una corriente de alimentación de tamaño reducido de menor tamaño que se puede combinar, por ejemplo, con una corriente sólida de masa negra (véase la etapa (vii) de la Figura 1B; descrita con mayor detalle más abajo) y estos materiales combinados se pueden someter luego a una etapa de lixiviación (viii) (descrita con mayor detalle más abajo).
En otra realización de reducción del tamaño de alimentación se proporciona un proceso opcional de machacadura, trituración o molienda de las baterías de iones de litio bajo inmersión acuosa en una solución acuosa para producir la corriente de alimentación de tamaño reducido y un líquido, en donde el líquido comprende el solución acuosa y compuestos orgánicos (como uno o más carbonatos de alquilo), en donde el proceso comprende además: llevar a cabo una separación sólido-líquido para separar al menos una parte del líquido de la corriente de alimentación de tamaño reducido, y someter el líquido separado a una etapa de separación para separar los compuestos orgánicos de la solución acuosa (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (i)(a)). En algunas realizaciones, los compuestos orgánicos (como uno o más carbonatos de alquilo) se separan de los componentes acuosos a través de filtración de doble medio o destilación en vacío. En algunas realizaciones, los compuestos orgánicos filtrados se separan en corrientes ricas en compuestos orgánicos. En algunas realizaciones, los componentes acuosos separados se reciclan al proceso de machacadura/trituración en dos etapas.
En otra realización, la etapa de separación ii) arriba indicada comprende: separar la corriente de alimentación de tamaño reducido en la corriente de productos magnéticos y la corriente de alimentación no magnética mediante separación magnética en húmedo o en seco. Por lo tanto, en una realización se proporciona un proceso que comprende la separación magnética (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (ii)) de la alimentación de batería de tamaño reducido para separar materiales magnéticos/ferrosos (por ejemplo, láminas de acero, producto(s) ferroso(s); corriente de productos magnéticos, Figura 1B) de materiales no magnéticos/no ferrosos e inertes (por ejemplo, corriente de alimentación no magnética, Figura 1B). En algunas realizaciones, la separación magnética es una separación magnética en húmedo/en seco. En algunas realizaciones, la separación magnética en húmedo/en seco comprende etapas de separación magnética "más bastas" y "más limpias". En algunas realizaciones, la separación magnética en húmedo/en seco utiliza un equipo de separación magnética de baja intensidad.
En otra realización, el proceso comprende mezclar la corriente de alimentación no magnética con un disolvente de depuración (véase la etapa (iv) de la Figura 1B) para formar una corriente de suspensión depurada. Se ha comprobado que la incorporación de la etapa de depuración puede mejorar la recuperación de materiales y puede facilitar el procesamiento posterior. La etapa de depuración se puede llevar a cabo a temperaturas que oscilan entre la temperatura ambiente (alrededor de 20 °C) y alrededor de 120 °C, preferiblemente entre alrededor de 80 °C y alrededor de 100 °C. La corriente de suspensión depurada resultante (es decir, masa negra/corriente de polvo de electrodos) se somete a una separación sólido-líquido (véase la etapa (v) en la Figura 1B) llevándola, por ejemplo, a un tamiz de malla metálica con, por ejemplo, aberturas que van desde aproximadamente 500 pm a aproximadamente 5 mm, preferiblemente de aproximadamente 500 pm a aproximadamente 2 mm, produciendo una parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada (es decir, una parte de sólidos más grande de la separación) - que comprende aluminio, cobre y plásticos - y una corriente de suspensión depurada de menor tamaño (es decir, la parte líquida de la separación que contiene sólidos más pequeños que tienen el intervalo de tamaños arriba indicado, incluida la masa negra, mezclados con la misma). Los disolventes de depuración adecuados pueden incluir n-metil-2-pirrolidona (NMP), dimetilformamida (DMF), acetato de etilo (EtOAc), isopropanol (IPA), acetona, sulfóxido de dimetilo (DMSO) o dietilformamida (DEF).
La corriente de suspensión depurada de menor tamaño se lleva a un filtro prensa para la separación sólido-líquido (véase la etapa (vii) en la Figura 1B) para producir un líquido que contiene el disolvente de depuración (es decir, el disolvente de depuración recuperado) y una corriente sólida de masa negra. El disolvente separado se recoge opcionalmente en un depósito y se recicla opcionalmente de vuelta a los depósitos de depuración para su uso como disolvente de relleno.
La parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada se seca opcionalmente llevándola, por ejemplo, a un transportador de deshidratación. En otra realización, el proceso opcionalmente comprende además separar la parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada (véase la etapa (vi) de la Figura 1B), como por separación densimétrica de la parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada. Así, en una realización, la etapa de separación vi) comprende separar la corriente de suspensión depurada de mayor tamaño en la corriente de productos de aluminio preliminar, la corriente de productos de cobre preliminar y la corriente de productos de plástico mediante separación densimétrica. Una unidad de separación densimétrica puede separar la parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada en tres corrientes separadas, que incluyen una corriente de productos de aluminio preliminar, una corriente de productos de cobre preliminar y una corriente de productos de plástico. Por ejemplo, el plástico se puede separar usando un líquido con una gravedad específica (SG) de alrededor de 2,5, y luego el aluminio se puede separar del cobre usando un líquido con una SG de alrededor de 2,85. Las corrientes aisladas se lavan opcionalmente y se llevan a un tamiz de deshidratación para recoger corrientes separadas y lavadas de productos de aluminio preliminares, productos de cobre preliminares y productos de plástico.
La corriente sólida de masa negra comprende al menos uno de los componentes de electrodo (por ejemplo, polvos de cátodo de óxido metálico y/o fosfato metálico, ánodo de grafito), plástico y algunos componentes residuales no ferrosos (por ejemplo, cobre y/o aluminio triturados). Esta corriente se lleva a un depósito de lixiviación para la lixiviación, junto con la corriente de alimentación de tamaño reducido de menor tamaño de la etapa (i) como se indica más arriba.
En algunas realizaciones, la etapa de lixiviación comprende la lixiviación con ácido de la corriente sólida de masa negra (véase la etapa (viii) de la Figura 1B). En determinadas realizaciones, el ácido usado en la etapa de lixiviación es ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o ácido nítrico, preferiblemente ácido sulfúrico. En algunas realizaciones se usa peróxido de hidrógeno para facilitar la lixiviación de metales más nobles. En algunas realizaciones, la lixiviación tiene lugar a una temperatura de operación entre aproximadamente 60 y 95 °C. En algunas realizaciones, la lixiviación tiene lugar en una serie de 3 depósitos. En algunas realizaciones, la lixiviación tiene lugar en depósitos de fondo cónico bajo agitación de alta cizalladura. En algunas realizaciones se rocía gas oxígeno para oxidar más la solución lixiviada.
En otra realización de lixiviación y preparación de productos intermedios se proporciona un proceso en el que la suspensión lixiviada se filtra (por ejemplo, mediante filtro prensa o filtro de banda; véase la etapa (ix) de la Figura 1B) para separar los sólidos residuales como una primera corriente de productos, que se lleva a un depósito de mezcla, de la solución acuosa (por ejemplo, PLS acuosa), que forma una segunda corriente de productos. Se agrega agua al depósito de mezcla junto con los sólidos residuales, y el pH se puede ajustar entre 4 y 8. En algunas realizaciones, la etapa x) de aislamiento de un producto de grafito de la primera corriente de productos comprende aislar el producto de grafito mediante flotación, en donde la flotación comprende opcionalmente una primera etapa de flotación y una segunda etapa de flotación. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la solución del depósito de mezcla se lleva a celdas de flotación para separar selectivamente una fase hidrófoba (por ejemplo, grafito, y material orgánico; corriente de productos de grafito, Figura 1B) de una fase hidrófila (por ejemplo, agua del depósito de mezcla). En algunas realizaciones, las celdas de flotación incluyen una "celda de flotación más basta" que completa una separación preliminar de las fases hidrófoba e hidrófila; y una "celda de flotación más limpia" a la que se lleva la espuma de la "celda de flotación más basta", para separar aún más las fases hidrófoba e hidrófila. En algunas realizaciones, la espuma de la "celda de flotación más limpia" se lleva a una separación sólido-líquido para aislar opcionalmente una fase sólida o de "concentrado de grafito" (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (x)). En algunas realizaciones se usa una centrífuga para lograr la separación sólido-líquido.
En otra realización de lixiviación y preparación de productos intermedios se proporciona opcionalmente un proceso que comprende filtrar la PLS (segunda corriente de productos) a través de un filtro de doble medio y/o un filtro de banda para separar compuestos orgánicos arrastrados (es decir, carbonatos de alquilo residuales) y sólidos restantes (no mostrados en la Figura 1B). En algunas realizaciones se usa un filtro de doble medio similar a los filtros que se encuentran en la extracción de cobre con disolvente. En algunas realizaciones, un filtro de doble medio comprende medios de filtración tales como antracita, granate y/o arena. En algunas realizaciones, la salida de la corriente líquida del filtro de doble medio se lleva opcionalmente a un filtro de carbón activado para separar compuestos orgánicos arrastrados (es decir, carbonatos de alquilo residuales).
En una realización se proporciona un proceso que comprende opcionalmente deshidratar los materiales magnéticos/ferrosos (por ejemplo, chapa de acero; producto(s) ferroso(s)) de la separación magnética; y recoger y almacenar dichos materiales deshidratados (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa iii) y producto ferroso).
En algunas realizaciones, el proceso comprende opcionalmente deshidratar la corriente de productos de aluminio preliminar de la separación densimétrica y recoger y almacenar el producto de aluminio deshidratado (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (vi)(a)) y producto de aluminio). En algunas realizaciones, el proceso comprende
opcionalmente deshidratar la corriente de productos de cobre preliminar de la separación densimétrica y recoger el producto de cobre preliminar deshidratado (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (vi)(b)). En algunas realizaciones, el proceso comprende opcionalmente deshidratar la corriente de productos de plástico de la separación densimétrica y recoger el producto de plástico deshidratado (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (vi)(c)). En algunas realizaciones se utiliza un tamiz de deshidratación, estando el tamiz muy inclinado para facilitar el drenaje de agua/solución acuosa.
En otra realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende opcionalmente recoger el concentrado de grafito de la separación sólido-líquido de la espuma de la "celda de flotación más limpia". En algunas realizaciones, el concentrado de grafito se recoge como el producto sólido de la centrifugación de la espuma de la "celda de flotación más limpia". Por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa x) y producto de grafito.
En una realización, la etapa xi) arriba indicada comprende: i. aislar una corriente de productos de cobre de la segunda corriente de productos, y ii. depositar Cu0 de la corriente de productos de cobre a través de extracción electrolítica. En algunas realizaciones, aislar la corriente de productos de cobre de la segunda corriente de productos implica el intercambio de iones de cobre o la extracción de cobre con disolvente. Por lo tanto, en otra realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende un intercambio de iones de cobre de la segunda corriente de productos (después de la filtración de doble medio opcional, si se usa) para producir un licor depurado de cobre como la tercera corriente de productos. En algunas realizaciones se usa una resina selectiva de cobre; por ejemplo, LEWATIT® M+ TP 207 o DOWEX™ M4195. En algunas realizaciones, el proceso comprende una extracción con disolvente de la segunda corriente de productos (de nuevo, después de la filtración de doble medio opcional, si se usa) para producir un licor depurado de cobre como la tercera corriente de productos. En algunas realizaciones, la extracción con disolvente implica una o más etapas de extracción con mezclador-sedimentador que cargan cationes de cobre en un agente de extracción selectivo de cobre, como un agente de extracción de cetoxima orgánica (por ejemplo, LIX® 984N) en un diluyente (por ejemplo, queroseno)). En otras realizaciones, la extracción con disolvente implica una o más etapas de depuración de mezclador-sedimentador donde se utiliza el electrolito gastado de la extracción electrolítica de cobre (más abajo) para depurar compuestos orgánicos cargados de cobre y transferir cationes de cobre a una fase acuosa antes de la extracción electrolítica de cobre.
En otra realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende la extracción electrolítica de cobre de un licor rico en cobre a partir del intercambio de iones de cobre para producir cobre elemental (es decir, Cu0). En algunas realizaciones se proporciona un proceso que comprende opcionalmente la extracción electrolítica de cobre de un licor rico en cobre procedente de la extracción con disolvente. En algunas realizaciones, la extracción electrolítica de cobre (por ejemplo, extracción electrolítica de cobre convencional, extracción electrolítica emew®, etc.) se utiliza para el depósito de cobre/Cu0 como placa de cobre. Por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa XI) y producto de cobre.
En una realización, la etapa xii), como se ha indicado más arriba, comprende aislar el producto de aluminio (Al) y/o de hierro (Fe) de la tercera corriente de productos agregando una fuente de hidróxido a la tercera corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Al y/o Fe. Por lo tanto, en otra realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende producir un producto de Al y/o Fe a partir de la tercera corriente de productos (por ejemplo, Figura 1B, etapa (xii)) en donde el producto de Al y/o Fe es un producto de hidróxido. En algunas realizaciones, un licor depurado de cobre de intercambio iónico de cobre o extracción con disolvente (por ejemplo, la tercera corriente de productos, Figura 1B) se rocía opcionalmente con oxígeno gaseoso y se somete a reacción con una fuente de hidróxido (por ejemplo, hidróxidos de metales alcalinos como hidróxido de sodio/NaOH, hidróxidos de metales alcalinotérreos, etc.; siendo NaOH una fuente preferida de hidróxido) con un pH de aproximadamente 3 a aproximadamente 5 para precipitar un producto de Al y/o Fe (por ejemplo, véase la Figura 1B, producto de Al y/o Fe), dejando una solución empobrecida en Al y/o Fe (filtrado de preparación de productos de Al y/o Fe) como la cuarta corriente de proceso. En algunas realizaciones se usa un filtro prensa o centrífuga para lograr la separación sólido-líquido.
En otra realización, la etapa de aislamiento xiii) arriba indicada comprende: i. añadir una fuente de hidróxido a la cuarta corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn; ii. añadir una fuente de carbonato a la cuarta corriente de productos para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn; iii. cristalizar por evaporación la cuarta corriente de productos en presencia de una fuente de sulfato para formar un producto de sulfato de Co, Ni y/o Mn; o iv. añadir una fuente de hidróxido a la cuarta corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn, seguido de deshidratación térmica para producir un producto de óxido de Co, Ni y/o Mn.
Por lo tanto, en otra realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende producir un producto de Co, Ni y/o Mn a partir de la cuarta corriente de proceso. En algunas realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn es un producto de hidróxido. En las realizaciones, el filtrado de preparación del producto de Al y/o Fe (por ejemplo, la cuarta corriente de productos, Figura 1B) se somete a reacción con una fuente de hidróxido (por ejemplo, hidróxidos de metales alcalinos como hidróxido de sodio/NaOH, hidróxidos de metales alcalinotérreos, etc.; siendo NaOH una fuente preferida de hidróxido) para precipitar producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, véase la Figura 1B, producto de Co, Ni y/o Mn). En otras realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn es un producto de carbonato. En algunas realizaciones, el filtrado de preparación del producto de Al y/o Fe (por ejemplo, la cuarta corriente de productos, Figura 1B) se somete a reacción con una fuente de carbonato (por ejemplo, carbonatos de metales alcalinos como carbonato de sodio/Na2CO3, carbonatos de metales alcalinotérreos, etc.; siendo Na2CO3 una
fuente preferida de carbonato) para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, véase la Figura 1B, producto de Co, Ni y/o Mn). En otras realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn es un producto de óxido. En algunas realizaciones, el filtrado de preparación del producto de Al y/o Fe (por ejemplo, la cuarta corriente de productos, Figura 1B) se somete a reacción con una fuente de hidróxido (por ejemplo, hidróxidos de metales alcalinos como hidróxido de sodio/NaOH, hidróxidos de metales alcalinotérreos, etc.) a un pH de aproximadamente 8 a aproximadamente 10 para precipitar producto de hidróxido de Co, Ni, y/o Mn que se lleva a deshidratación térmica para producir un producto de óxido de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, óxido de cobalto (II, III), Co3O4, óxido de níquel (II), NiO, dióxido de manganeso (IV), MnO2 ; por ejemplo, véase la Figura 1B, producto de Co, Ni y/o Mn). En algunas realizaciones, el producto de Co, Ni y/o Mn se lleva a filtración sólido-líquido para recoger una torta de filtro sólida. En algunas realizaciones se usa un filtro prensa para lograr la separación sólido-líquido. El líquido empobrecido en Co, Ni y/o Mn forma la quinta corriente de productos.
En otras realizaciones se usa ácido sulfúrico o una mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno para la lixiviación con ácido del producto sólido de Co, Ni y/o Mn, después de lo cual el lixiviado se lleva a un cristalizador evaporativo o cristalizador de deflector de tubo de aspiración para producir un producto de heptahidrato de sulfato de cobalto/CoSO4^7H2O, hexahidrato de sulfato de níquel/NiSO4^6H2O, y/o monohidrato de sulfato de manganeso/MnSO4^H2O. En algunas realizaciones, el o los productos cristalizados resultantes se llevan a separación sólido-líquido; y el o los productos sólidos separados se llevan a un secador para eliminar el exceso de agua y producir un sulfato de cobalto, níquel y/o manganeso hidratado (por ejemplo, véase la Figura 1B, producto de Co, Ni y/o Mn). En algunas realizaciones, se usa una centrífuga o filtro prensa para lograr la separación sólido-líquido.
Como ha indicado más arriba, la etapa (xiv) comprende aislar un subproducto de sal de la quinta corriente de productos para formar una sexta corriente de productos. En una realización, la etapa de aislamiento xiv) comprende: i. cristalización por evaporación para aislar el subproducto de sal; o ii. cristalización utilizando cristalizadores de deflector de tubo de aspiración para aislar el subproducto de sal. Los expertos en la técnica reconocerán que los subproductos de sal producidos a través de las etapas de proceso anteriores dependerán, al menos en parte, de la elección del ácido para la etapa de lixiviación (viii) y la elección de la fuente de hidróxido, carbonato, etc. en las etapas (xii) y (xiii). Así, cuando el ácido de la etapa de lixiviación viii) comprende ácido sulfúrico, el subproducto de sal de la etapa xiv) comprenderá una sal de sulfato. Cuando el ácido de la etapa de lixiviación viii) comprende ácido clorhídrico o ácido nítrico, el subproducto de sal de la etapa xiv) comprenderá una sal de cloruro o una sal de nitrato, respectivamente.
Cuando el ácido de la etapa de lixiviación viii) comprende ácido sulfúrico; y cuando la etapa xii) comprende aislar el producto de aluminio (Al) y/o hierro (Fe) de la tercera corriente de productos añadiendo hidróxido de sodio a la tercera corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Al y/o Fe, y/o la etapa xiii) comprende agregar hidróxido de sodio a la cuarta corriente de productos para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn o agregar carbonato de sodio a la cuarta corriente de productos para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn, el subproducto de sal de la etapa xiv) comprende sulfato de sodio. Por lo tanto, en una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende la cristalización de sulfato de sodio a partir de la quinta corriente de productos para formar un producto sólido de sulfato de sodio y un líquido empobrecido en sodio que forma la sexta corriente de productos. En algunas realizaciones, el filtrado de la preparación del producto de Co, Ni y/o Mn se lleva a un cristalizador evaporativo para producir decahidrato de sulfato de sodio/Na2SO4^10H2O. En algunas realizaciones, la suspensión cristalizada resultante se lleva a una separación sólido-líquido; y el producto sólido separado se lleva a un secador, en donde el secador elimina el agua y produce sulfato de sodio anhidro/Na2SO4. En algunas realizaciones, la separación sólido-líquido se logra utilizando una centrífuga.
En una realización, la etapa de aislamiento xv), como se ha indicado más arriba, relacionada con el aislamiento de un producto de litio de la sexta corriente de productos, comprende: i. añadir un carbonato a la sexta corriente de productos para precipitar carbonato de litio; o ii. añadir un hidróxido a la sexta corriente de productos para formar una solución de hidróxido de litio y cristalizar por evaporación la solución de hidróxido de litio para formar monohidrato de hidróxido de litio. En una realización, el proceso comprende además purificar el carbonato de litio a través de: i. convertir el carbonato de litio en bicarbonato de litio; y ii. tratar con vapor el bicarbonato de litio para volver a formar carbonato de litio. En otra realización, el proceso comprende además purificar el monohidrato de hidróxido de litio a través de: i. disolver el monohidrato de hidróxido de litio en agua; y ii. recristalizar el monohidrato de hidróxido de litio utilizando un cristalizador mecánico de recompresión de vapor.
Por lo tanto, en una realización de la preparación del producto final se proporciona un proceso que comprende precipitar un producto de litio a partir de la sexta corriente de productos. En algunas realizaciones, una salida de corriente líquida de la producción del producto de sulfato de sodio (por ejemplo, sexta corriente de productos, Figura 1B) se somete a reacción con un carbonato, como carbonato de sodio, para precipitar el carbonato de litio crudo. En algunas realizaciones, el producto de carbonato de litio crudo se somete a una separación sólido-líquido, por ejemplo utilizando una centrífuga, y se recoge una torta sólida (por ejemplo, véase la Figura 1B, etapa (xv) y producto de litio). En algunas realizaciones, la torta de carbonato de litio crudo se lleva a un circuito de bicarbonatación para una purificación adicional, en donde se burbujea dióxido de carbono en un depósito para convertir el carbonato de litio en bicarbonato de litio más soluble (es decir, "digestión" de carbonato de litio). En algunas realizaciones, la corriente líquida que contiene bicarbonato de litio soluble se lleva a una unidad de intercambio iónico para eliminar selectivamente las trazas de impurezas tales como calcio y magnesio. En algunas realizaciones, la solución que contiene bicarbonato de litio soluble se lleva a un depósito donde se burbujea vapor para cristalizar carbonato de litio
de mayor pureza como un sólido. En otras realizaciones, la cristalización del carbonato de litio de mayor pureza comprende electrólisis, calentamiento eléctrico por inmersión directa, calentamiento eléctrico por elemento o calentamiento eléctrico indirecto. En algunas realizaciones, la salida de la cristalización del carbonato de litio se somete a una separación sólido-líquido, por ejemplo usando una centrífuga, para aislar el producto de carbonato de litio sólido. En otras realizaciones, el filtrado líquido (por ejemplo, centrifugado) se recicla al depósito de "digestión" de carbonato de litio. En otras realizaciones, la corriente de carbonato de litio sólido de alta pureza aislado se seca y se microniza.
En una realización de la preparación del producto final, en la que se usa ácido sulfúrico o una mezcla de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno/oxígeno para la lixiviación con ácido, se proporciona un proceso que comprende cristalizar sulfato de sodio. En algunas realizaciones, el filtrado (por ejemplo, centrifugado) de la separación sólido-líquido de carbonato de litio crudo (por ejemplo, centrifugación) se lleva a un cristalizador evaporativo para producir decahidrato de sulfato de sodio/Na2SO4^10H2O. En algunas realizaciones se agrega ácido sulfúrico durante la cristalización para convertir el carbonato residual (por ejemplo, Na2CO3(ac)) en forma de sulfato. En algunas realizaciones, la suspensión cristalizada resultante se lleva a una separación sólido-líquido; y el producto sólido separado se lleva a un secador, en donde el secador elimina el agua y produce sulfato de sodio anhidro/Na2SO4. En algunas realizaciones, la separación sólido-líquido se logra utilizando una centrífuga.
En otra realización de la preparación del producto final, en la que se usa ácido clorhídrico para la lixiviación con ácido, se proporciona un proceso en el que se produce una solución de cloruro de sodio como subproducto. En algunas realizaciones, la solución de cloruro de sodio: (i) se recicla a la(s) etapa(s) de reducción del tamaño de la alimentación para su uso como una solución de salmuera, una parte de la cual se purga opcionalmente a una planta de tratamiento de agua seguida de reutilización en la instalación; o (ii) se cristaliza para formar un producto de cloruro de sodio sólido, seguido opcionalmente por separación sólido-líquido y secado.
En otra realización de la preparación del producto final, en la que se usa ácido nítrico o una mezcla de ácido nítrico y peróxido de hidrógeno para la lixiviación con ácido, se proporciona un proceso en el que se produce una solución de nitrato de sodio como subproducto. En algunas realizaciones, la solución de nitrato de sodio: (i) se cristaliza para formar un producto de nitrato de sodio sólido, seguido opcionalmente por separación sólido-líquido y secado.
Aparato y Sistema
En un aspecto se proporciona un aparato para llevar a cabo la reducción del tamaño de materiales de batería en condiciones de inmersión. En una realización, el aparato comprende: un alojamiento configurado para contener un líquido de inmersión; una primera rampa de alimentación (por ejemplo una tolva) que define una abertura en la misma para recibir materiales de batería de un primer tipo en el alojamiento; un primer dispositivo de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento para recibir los materiales de batería del primer tipo desde la primera rampa de alimentación, en donde dicho primer dispositivo de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño de los materiales de batería del primer tipo con el fin de formar un primer material de batería de tamaño reducido; y un segundo dispositivo de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento para recibir el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible, en donde el segundo dispositivo de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño adicional en el primer material de batería de tamaño reducido con el fin de formar un segundo material de batería de tamaño reducido.
En estas realizaciones, un alojamiento puede estar formado como una sola pieza o puede ser un componente de varias piezas, siempre que el alojamiento forme una estructura unitaria que aloje los componentes sumergibles del aparato y el sistema tal como se describe en la presente memoria para contener un líquido de inmersión en el que se sumergen los componentes sumergibles y para evitar fugas no intencionadas del líquido de inmersión a un entorno externo. El alojamiento está formado por un material que es compatible con el líquido de inmersión (que se describe con mayor detalle más abajo), así como con los componentes de los materiales de batería, como los componentes de baterías de iones de litio arriba descritos (por ejemplo, metales, óxidos metálicos, electrolitos y compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo) que normalmente se encuentran en las baterías de iones de litio). En una realización, el alojamiento está formado por un metal (como hierro), una aleación de metal (como acero (por ejemplo, acero al carbono, acero inoxidable)), fibra de vidrio (como resina de poliéster) o plástico (como polietileno o polipropileno). En una realización, el alojamiento está formado por acero inoxidable, tal como acero inoxidable austenítico (por ejemplo, acero inoxidable 304).
Los expertos en la técnica apreciarán que un dispositivo de trituración sumergible se refiere a un dispositivo en el que al menos la parte trituradora del dispositivo puede sumergirse completamente en un líquido, como un líquido de inmersión tal como se describe en la presente memoria, mientras que el resto del dispositivo de trituración se hace hermético/sellado para evitar la entrada de líquido en la parte del dispositivo de trituración que aloja la electrónica, etc. La provisión de sellos herméticos apropiados alrededor del árbol de accionamiento y/u otros elementos del dispositivo de trituración puede hacer que el dispositivo de trituración sea sumergible.
El aparato puede comprender opcionalmente medios para suministrar los materiales de batería del primer tipo desde la primera rampa de alimentación al primer dispositivo de trituración sumergible. Alternativamente, la primera rampa de alimentación puede suministrar los materiales de batería del primer tipo directamente al primer dispositivo de trituración sumergible sin necesidad de medios de suministro intermedios. En una realización en la que están
presentes los medios de suministro, el aparato puede comprender una rampa de suministro que se extiende desde la primera rampa de alimentación hasta el primer dispositivo de trituración sumergible, en donde se usa alimentación por gravedad para suministrar materiales de batería del primer tipo desde la primera rampa de alimentación hasta el primer dispositivo de trituración sumergible a través de la rampa de suministro. En otra realización en la que están presentes los medios de suministro, el aparato puede comprender un transportador sumergible para suministrar los materiales de batería del primer tipo desde la primera rampa de alimentación al primer dispositivo de trituración sumergible; los materiales de batería del primer tipo se pueden suministrar directamente sobre el transportador sumergible, o se podría disponer una rampa de suministro entre la primera rampa de alimentación y el transportador sumergible para suministrar los materiales de batería del primer tipo al transportador sumergible.
El aparato también comprende medios para suministrar el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible al segundo dispositivo de trituración sumergible. En una realización, el aparato comprende una rampa de suministro que se extiende desde la salida del primer dispositivo de trituración sumergible hasta el segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde se utiliza alimentación por gravedad para suministrar el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible al segundo dispositivo de trituración sumergible. En otra realización, el aparato comprende además un transportador sumergible para suministrar el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible al segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde el transportador sumergible recibe el primer material de batería de tamaño reducido desde la salida del primer dispositivo de trituración sumergible y suministra el primer material de batería de tamaño reducido al segundo dispositivo de trituración sumergible para una trituración adicional.
En otra realización, el o los transportadores sumergibles se seleccionan entre un transportador de cadena, un transportador de tornillo helicoidal o una cinta transportadora. En otra realización más, el o los transportadores sumergibles consisten en transportadores de cadena.
Como sabe el experto en la materia, un transportador de cadena puede estar compuesto por una malla plana formada por eslabones que está enrollada alrededor de dos rodillos motorizados. La malla se puede seleccionar para que comprenda eslabones que formen aberturas de cualquier tamaño deseado y puede estar hecha de cualquier material estándar utilizado para fabricar transportadores de cadena, por ejemplo, una malla metálica. El uso de transportadores de cadena proporciona ventajas particulares sobre el uso de otros tipos de transportadores, incluida una mayor durabilidad y/o capacidad para transportar grandes cargas de materiales (en volumen y peso) en comparación con otros transportadores conocidos en la técnica, como cintas transportadoras o transportadores de tornillo helicoidal.
En otras realizaciones, los transportadores sumergibles pueden ser autolimpiantes. Un transportador autolimpiante, como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un transportador que permite que un operador retire el material acumulado sin interrumpir la función del transportador, lo que se puede usar ventajosamente en el sistema y el aparato descritos en este la presente memoria.
En realizaciones que comprenden un transportador autolimpiante, los materiales de menor tamaño pueden pasar, por ejemplo, a través de un transportador de cadena a un elemento de recogida que puede ser independiente o ser parte integral de otros componentes del aparato descrito. Al igual que en el caso del alojamiento, el elemento de recogida se puede construir con cualquier material que sea compatible con el líquido de inmersión (descrito con mayor detalle más abajo), así como con componentes de los materiales de batería, como los componentes de las baterías de iones de litio tal como se han descrito más arriba (por ejemplo, metales, óxidos metálicos, electrolitos y compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo) que se encuentran normalmente en las baterías de iones de litio). En una realización, el elemento de recogida está hecho de acero inoxidable, como acero inoxidable austenítico (por ejemplo, acero inoxidable 304). Un elemento de recogida puede comprender cualquier forma adecuada dimensionada para recoger materiales de menor tamaño, por ejemplo forma de prisma sustancialmente tubular, rectangular o triangular, o puede ser un depósito de recogida. Los materiales de menor tamaño recogidos pueden caer, drenarse o transportarse a un elemento de recogida configurado para permitir que un operador retire los materiales de menor tamaño recogidos por cualquier medio adecuado conocido en la técnica, por ejemplo a través de medios de aspiración como formación de vacío o, alternativamente, mediante la aplicación de presión para desviar los materiales de menor tamaño a los aparatos/sistemas/procesos aguas abajo. En una realización, el elemento de recogida tiene una superficie lisa sobre la que pueden fluir libremente los materiales de menor tamaño recogidos para facilitar su extracción. En otra realización, se puede usar una tubería, extendiéndose el eje largo de la tubería sustancialmente paralelo al eje largo del transportador sumergible (o en un ángulo ligeramente desplazado, por ejemplo, 5-10 grados), y la tubería define un lado abierto o ranura opuesto a la parte inferior del transportador sumergible, lo que permite que los materiales de menor tamaño caigan a través de la abertura/ranura y se recojan en la tubería. La frecuencia de retirada de materiales de menor tamaño de un elemento de recogida depende de la frecuencia de funcionamiento del aparato descrito, pero idealmente se lleva a cabo a intervalos de tiempo regulares cuando el aparato funciona con frecuencia. Los intervalos de tiempo regulares pueden incluir, por ejemplo, una frecuencia de una vez al día cuando el aparato y/o el sistema descritos funcionan diariamente.
En realizaciones que comprenden un transportador autolimpiante se puede disponer además un medio de suministro entre un transportador autolimpiante y un elemento de recogida para suministrar materiales de menor tamaño a un elemento de recogida. Dicho medio de suministro puede ser, por ejemplo, una línea de derivación configurada para
suministrar materiales de menor tamaño a un depósito de recogida y/o a otros aparatos y/o sistemas aguas abajo. En una realización, el elemento de recogida puede estar conectado directa o indirectamente a otros aparatos y/o sistemas aguas abajo para permitir que los materiales de menor tamaño sean procesados por separado o se integren con otros materiales para un procesamiento posterior. En otra realización, el elemento de recogida puede desviar materiales de menor tamaño para que se combinen con un segundo material de batería de tamaño reducido procedente de un segundo dispositivo de trituración sumergible.
En una realización, el transportador sumergible es un transportador de cadena autolimpiante. En una realización, el transportador de cadena autolimpiante está formado por una malla metálica que tiene aberturas a través de las cuales pueden pasar partículas que tienen un tamaño de menos de aproximadamente 5 mm, o menos de aproximadamente 1-2 mm, por ejemplo. El uso de transportadores de cadena autolimpiantes brinda ventajas particulares sobre el uso de otros tipos de transportadores autolimpiantes, incluida la flexibilidad que permite al usuario seleccionar el tamaño de malla deseado.
En realizaciones que comprenden un transportador de tornillo helicoidal autolimpiante, la parte inferior del alojamiento para el transportador de tornillo helicoidal puede comprender un elemento de filtrado (por ejemplo, una rejilla o tamiz) a través del cual los materiales de menor tamaño pueden pasar al elemento de recogida (por ejemplo, una tubería que tiene un lado abierto/ranura que se extiende a lo largo de la tubería).
En otra realización, el primer dispositivo de trituración sumergible de un aparato se puede seleccionar entre una trituradora de varios árboles, un molino de martillos, una trituradora de mandíbula, una trituradora de cono o una trituradora de rodillos y/o un segundo dispositivo de trituración sumergible se selecciona entre una trituradora de varios árboles o un granulador. En otra realización, tanto el primer dispositivo de trituración sumergible como el segundo dispositivo de trituración sumergible consisten en una trituradora de varios árboles. En otra realización, el primer dispositivo de trituración sumergible es una trituradora de cuatro árboles (por ejemplo, el RS100 de UNTHA podría modificarse para hacerlo sumergible mediante la adición de sellos herméticos apropiados, etc.). En otra realización más, el segundo dispositivo de trituración sumergible es una trituradora de dos árboles o una trituradora de cuatro árboles. Por ejemplo, el segundo dispositivo de trituración sumergible podría ser una trituradora de cuatro árboles como la RS50 de UNTHA.
En realizaciones que comprenden trituradoras de varios árboles, los materiales de batería se alimentan desde arriba a través de conjuntos de cuchillas semiafiladas configuradas para provocar una reducción de tamaño en los materiales de batería. Las trituradoras de varios árboles pueden tener un conjunto de cuchillas semiafiladas, como las trituradoras de dos árboles (también conocidas como trituradoras de doble árbol o doble eje), o pueden tener dos conjuntos de cuchillas semiafiladas, como las típicas trituradoras de cuatro árboles.
Como sabrán los expertos en la técnica, las trituradoras de dos árboles se alimentan desde arriba con dos conjuntos de cuchillas semiafiladas dispuestas sobre árboles que giran uno hacia el otro para tirar del material a través del centro. A medida que el material se desplaza a través del centro, las cuchillas lo cortan. Las principales ventajas de las trituradoras de dos árboles sobre las trituradoras de cuatro árboles consisten en que requieren menos energía y espacio. Las realizaciones que tienen trituradoras de dos árboles proporcionan ventajas adicionales, incluida la necesidad de menos energía eléctrica para funcionar en comparación con realizaciones que tienen trituradoras de cuatro árboles.
Como también sabrán los expertos en la técnica, las trituradoras de cuatro árboles se alimentan desde arriba con cuatro conjuntos de cuchillas semiafiladas dispuestas sobre árboles que giran hacia el centro. Los dos árboles exteriores ayudan a empujar el material hacia los árboles interiores. Los dos árboles interiores arrastran el material a través del centro. A medida que el material se desplaza a través del centro, las cuchillas lo cortan. También hay tamices disponibles para estas trituradoras; cualquier material de mayor tamaño puede ser arrastrado hacia arriba por las cuchillas y triturado nuevamente. Las principales ventajas de las trituradoras de cuatro árboles sobre las trituradoras de dos árboles consisten en que tienden a producir un tamaño de partícula más uniforme y los árboles exteriores ayudan a limpiar los árboles interiores.
En otra realización, los materiales de batería del primer tipo son baterías recargables de iones de litio. Las baterías recargables de iones de litio pueden ser baterías de iones de litio de formato grande o baterías de iones de litio de formato pequeño. Las baterías de iones de litio de formato grande pueden ser, por ejemplo, baterías de iones de litio que miden desde aproximadamente 370 mm x aproximadamente 130 mm x aproximadamente 100 mm hasta aproximadamente 5000 mm x aproximadamente 2000 mm x aproximadamente 1450 mm de tamaño (o equivalentes en volumen; expresados como un prisma rectangular para simplificar la geometría), y pueden incluir baterías de automóviles eléctricos o baterías utilizadas en sistemas estacionarios de almacenamiento de energía. Las baterías de iones de litio de formato pequeño pueden ser, por ejemplo, baterías que miden hasta aproximadamente 370 mm x aproximadamente 130 mm x aproximadamente 100 mm de tamaño (o equivalentes en volumen; expresados como un prisma rectangular para simplificar la geometría), y pueden incluir baterías portátiles de iones de litio como las de teléfonos móviles, ordenadores portátiles, herramientas eléctricas o bicicletas eléctricas. En general, en la técnica se sabe que las baterías de formato grande son más grandes que las baterías de formato pequeño. En otra realización, los materiales de batería pueden comprender partes de batería en lugar de baterías completas; sin embargo, el aparato, el sistema y el proceso descritos en la presente memoria son particularmente adecuados para procesar
baterías enteras. En una realización, los materiales de batería del primer tipo son baterías recargables de iones de litio de formato grande.
En otra realización, el aparato comprende una segunda rampa de alimentación (por ejemplo, una tolva) que define una abertura en la misma para recibir materiales de batería de un segundo tipo en el alojamiento, en donde el aparato comprende además medios para suministrar los materiales de batería de segundo tipo desde la segunda rampa de alimentación directamente al segundo dispositivo de trituración sumergible, y en donde el segundo dispositivo de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño en los materiales de batería del segundo tipo. Los materiales de batería del segundo tipo pueden ser baterías recargables de iones de litio seleccionadas entre baterías de iones de litio de formato grande o baterías de iones de litio de formato pequeño tal como se han descrito más arriba. En otra realización, los materiales de batería del primer tipo y los materiales de batería del segundo tipo son baterías recargables de iones de litio. Los materiales de batería del primer tipo y del segundo tipo pueden ser baterías recargables de iones de litio y se pueden seleccionar independientemente entre baterías de iones de litio de formato grande o baterías de iones de litio de formato pequeño tal como se han descrito más arriba. En otra realización, los materiales de batería del segundo tipo tienen un tamaño reducido con respecto a los materiales de batería del primer tipo. Por ejemplo, los materiales de batería del segundo tipo pueden ser baterías de iones de litio de formato pequeño y las baterías del primer tipo pueden ser baterías de iones de litio de formato grande tal como se han descrito más arriba.
El aparato comprende además una salida para descargar material triturado producido por el segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde el material triturado descargado se puede llevar a uno o más dispositivos de trituración opcionalmente sumergibles y/o a otros sistemas y procesos aguas abajo.
En otro aspecto se proporciona un sistema para llevar a cabo una reducción de tamaño de materiales de batería en condiciones de inmersión, que comprende un primer dispositivo de trituración sumergible para recibir materiales de batería de un primer tipo, en donde el primer dispositivo de trituración sumergible produce una reducción de tamaño en los materiales de batería del primer tipo para formar un primer material de batería de tamaño reducido; un segundo dispositivo de trituración sumergible para recibir el primer material de batería de tamaño reducido, en donde el segundo dispositivo de trituración sumergible produce una reducción de tamaño adicional en el primer material de batería de tamaño reducido para formar un segundo material de batería de tamaño reducido; y un líquido de inmersión en el que se sumergen el primer dispositivo de trituración sumergible, el segundo dispositivo de trituración sumergible, el primer material de batería de tamaño reducido y el segundo material de batería de tamaño reducido. Los dispositivos de trituración sumergibles son tal como se ha descrito más arriba con respecto al aparato.
El sistema comprende medios para suministrar el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible al segundo dispositivo de trituración sumergible. Los medios de suministro pueden consistir, por ejemplo, en una rampa de suministro que se extiende desde la salida del primer dispositivo de trituración sumergible hasta el segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde se utiliza alimentación por gravedad para suministrar el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible hasta el segundo dispositivo de trituración sumergible.
En otra realización, el sistema comprende además un transportador sumergible tal como se ha descrito más arriba para suministrar el primer material de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo de trituración sumergible al segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde el transportador sumergible recibe el primer material de batería de tamaño reducido desde la salida del primer dispositivo de trituración sumergible y suministra el primer material de batería de tamaño reducido al segundo dispositivo de trituración sumergible para una trituración adicional, y en donde el transportador sumergible se sumerge en el líquido de inmersión. En realizaciones que comprenden un transportador sumergible, el transportador sumergible puede ser un transportador de cadena tal como se ha descrito más arriba, un transportador de tornillo helicoidal tal como se ha descrito más arriba, o una cinta transportadora. En realizaciones que comprenden un transportador de cadena o un transportador de tornillo helicoidal, dicho transportador de cadena y/o transportador de tornillo helicoidal puede ser un transportador de cadena autolimpiante o un transportador de tornillo helicoidal autolimpiante tal como se ha descrito más arriba.
En una realización, el sistema comprende además un primer sistema de suministro para suministrar los materiales de batería del primer tipo al primer dispositivo de trituración sumergible. Un primer sistema de suministro puede comprender una primera rampa de alimentación opcionalmente en combinación con una rampa de suministro y/o un transportador sumergido o un transportador autolimpiante sumergido tal como se han descrito más arriba. Alternativamente, la primera rampa de alimentación puede suministrar los materiales de batería del primer tipo directamente al primer dispositivo de trituración sumergible (no se requiere rampa de suministro ni transportador sumergible intermedios).
En una realización, el sistema comprende además un primer dispositivo de trituración sumergible y un segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde cada uno provoca una reducción del tamaño por compresión o cizalladura.
En una realización, el primer dispositivo de trituración sumergible se selecciona entre una trituradora de varios árboles tal como se ha descrito más arriba, un molino de martillos, una trituradora de mandíbula, una trituradora de cono o
una trituradora de rodillos y/o el segundo dispositivo de trituración sumergible se selecciona entre una trituradora de varios árboles tal como se ha descrito más arriba o un granulador.
En una realización, tanto el primer dispositivo de trituración sumergible como el segundo dispositivo de trituración sumergible consisten en una trituradora de varios árboles tal como se ha descrito más arriba.
En una realización, el primer dispositivo de trituración sumergible es una trituradora de cuatro árboles tal como se ha descrito más arriba.
En una realización, el segundo dispositivo de trituración sumergible es una trituradora de dos árboles tal como se ha descrito más arriba o una trituradora de cuatro árboles tal como se ha descrito más arriba.
En una realización, los materiales de batería del primer tipo son baterías recargables de iones de litio tal como se han descrito más arriba.
En una realización, el sistema comprende además un segundo sistema de suministro para suministrar materiales de batería de un segundo tipo al segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde el segundo dispositivo de trituración sumergible produce una reducción de tamaño en los materiales de batería del segundo tipo para formar un material triturado que se sumerge en el líquido de inmersión y se combina con el segundo material de batería de tamaño reducido. Un segundo sistema de suministro puede comprender una segunda rampa de alimentación opcionalmente en combinación con una rampa de suministro y/o un transportador sumergido o un transportador autolimpiante sumergido tal como se han descrito más arriba.
En una realización, los materiales de batería del primer tipo y los materiales de batería del segundo tipo son baterías recargables de iones de litio tal como se han descrito más arriba.
En una realización, los materiales de batería del segundo tipo tienen un tamaño reducido con respecto a los materiales de batería del primer tipo. En estas realizaciones, los materiales de batería de un segundo tipo pueden ser baterías de iones de litio de formato pequeño tal como se han descrito más arriba, y los materiales de batería de un primer tipo pueden ser baterías de iones de litio de formato grande tal como se han descrito más arriba.
En una realización, el líquido de inmersión es una solución acuosa.
Las ventajas obtenidas mediante el uso de un líquido de inmersión incluyen proporcionar un medio para absorber el calor liberado durante la trituración del material de batería con el fin de proporcionar un sistema inherentemente seguro durante la operación por parte de un usuario. Se proporcionan ventajas adicionales en realizaciones que comprenden un líquido de inmersión en solución acuosa que comprende hidróxido de calcio (Ca(OH)2) cuando se utiliza con materiales de batería de iones de litio debido a la hidrólisis de las sales electrolíticas de las baterías de iones de litio, como LiPF6, tras la exposición al agua o soluciones acuosas para producir, por ejemplo, fluoruro de hidrógeno acuoso con tasas de reacción superiores a 70 °C (S. F. Lux, I. T. Lucas, E. Pollak, S. Passerini, M. Winter y R. Kostecki, "The mechanism of HF formation in LiPF6 based organic carbonate electrolytes" Electrochemistry Communications, vol. 14, pp. 47-50, 2012). La adición de niveles diluidos de cal hidratada o hidróxido de calcio (Ca(OH)2) al líquido de inmersión acuoso puede resultar en una reducción de la corrosividad del fluoruro de hidrógeno acuoso, ya que el flúor acuoso se puede capturar ventajosamente como fluoruro de calcio insoluble (H. G. McCann, "The solubility of fluorapatite and its relationship to that of calcium fluoride," Archives of Oral Biology, vol. 13, n° 8, pp. 987-1001, 1968).
En una realización, el líquido de inmersión en solución acuosa comprende alternativa o adicionalmente una sal, como un cloruro de metal alcalino, cloruro de metal alcalinotérreo o mezclas de los mismos (por ejemplo, cloruro de sodio, cloruro de calcio o mezclas de los mismos). La adición de una sal, como cloruro de sodio (NaCI), al líquido de inmersión en solución acuosa proporciona ventajas adicionales cuando el sistema se usa con materiales de batería de iones de litio, en donde una sal puede actuar como un medio conductor a través del cual se puede disipar la carga residual de las baterías de iones de litio y se puede absorber el calor liberado durante la trituración del material de batería para proporcionar un sistema intrínsecamente seguro durante la operación por parte de un usuario.
En una realización, el sistema comprende además un tercer dispositivo de trituración para recibir materiales de batería triturados desde el segundo dispositivo de trituración sumergible, en donde el tercer dispositivo de trituración es opcionalmente sumergible en el líquido de inmersión y produce una reducción de tamaño de los materiales de batería triturados recibidos desde el segundo dispositivo de trituración sumergible. Un tercer dispositivo de trituración puede integrarse con sistemas para el procesamiento adicional de materiales de batería triturados adicionales. En estas realizaciones, un tercer dispositivo de trituración se puede seleccionar entre una trituradora de varios árboles tal como se ha descrito más arriba, una trituradora de un solo árbol, o un granulador. En algunas realizaciones, un tercer dispositivo de trituración consiste en una trituradora sumergible de dos árboles o una trituradora de un solo árbol. Se pueden proporcionar ventajas adicionales en realizaciones que comprenden un tercer dispositivo de trituración en las que se desea una mayor reducción del tamaño de los materiales de batería triturados. Por ejemplo, un usuario puede desear dicha reducción de tamaño adicional cuando un primer y/o un segundo dispositivos de trituración sumergibles tal como se han descrito en la presente memoria no producen un material triturado con un tamaño de partícula inferior a 100 mm. Por ejemplo, los materiales triturados que salen del tercer dispositivo de trituración pueden tener un tamaño de partícula de aproximadamente 40 mm a aproximadamente 100 mm.
En otras realizaciones, el sistema comprende además un cuarto dispositivo de trituración para recibir materiales de batería triturados desde el tercer dispositivo de trituración opcionalmente sumergible, en donde el cuarto dispositivo de trituración es opcionalmente sumergible en el líquido de inmersión y produce una reducción de tamaño de los materiales de batería triturados recibidos desde el tercer dispositivo de trituración sumergible. Un cuarto dispositivo de trituración puede integrarse con sistemas para el procesamiento adicional de materiales de batería triturados adicionales. En una realización, el cuarto dispositivo de trituración se puede seleccionar entre una trituradora de varios árboles tal como se ha descrito más arriba, o una granuladora. En algunas realizaciones, un cuarto dispositivo de trituración es un granulador que no está sumergido en el líquido de inmersión. En una realización, los materiales triturados que salen del cuarto dispositivo de trituración pueden tener un tamaño de partícula de menos de aproximadamente 40 mm.
En otra realización, el tercer y/o el cuarto dispositivos de trituración podrían consistir en una trituradora de dos árboles como la Franklin Miller TM2300.
Por ejemplo, los materiales de batería triturados que salen del segundo dispositivo de trituración sumergible se pueden tamizar opcionalmente, donde los sólidos de menor tamaño que están en o por debajo de un primer tamaño (es decir, seleccionado) (por ejemplo, <10 mm) pasan a través de un tamiz; y los sólidos de mayor tamaño que son de un segundo tamaño (es decir, mayor tamaño; más grandes que el primer tamaño (es decir, seleccionado); por ejemplo, <100 mm a >10 mm) se llevan al tercer y/o el cuarto dispositivos de trituración opcionalmente sumergibles para una mayor reducción de tamaño. Los sólidos que están en o por debajo de un primer tamaño (es decir, seleccionado) (por ejemplo, <10 mm) se someten a una separación sólido-líquido y un procesamiento adicional de acuerdo con el Proceso descrito más arriba. La trituración adicional a través del tercer y/o el cuarto dispositivos de trituración opcionalmente sumergibles reduce los sólidos de mayor tamaño (es decir, segundo tamaño) a un tamaño igual o inferior al primer tamaño (seleccionado) (por ejemplo, <10 mm) para facilitar el procesamiento posterior. En otra realización, el primer tamaño (seleccionado) se puede establecer en < 40 mm.
Como se ha indicado más arriba, los componentes sumergibles del aparato y el sistema descritos en la presente memoria pueden estar contenidos dentro de un alojamiento configurado para contener un líquido de inmersión. El alojamiento puede estar formado como una sola pieza o puede ser un componente de varias piezas, siempre que el alojamiento forme una estructura unitaria que aloje los componentes sumergibles del aparato y el sistema descritos en la presente memoria, contenga el líquido de inmersión en el que están sumergidos los componentes sumergibles y evite la fuga no intencionada del líquido de inmersión a un entorno externo.
En realizaciones del sistema, el líquido de inmersión puede estar en comunicación de fluido con sistemas adicionales (sistema de circuito abierto), o puede estar encerrado en un sistema de circuito cerrado aislado en cuanto a fluidos con respecto a otros sistemas (sistema de circuito cerrado). Por ejemplo, el líquido de inmersión descargado de los dispositivos de trituración se puede reciclar de vuelta al alojamiento para su uso en la reducción de tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión. Alternativa o adicionalmente, el líquido de inmersión descargado desde los dispositivos de trituración se puede usar en procesos posteriores, como en el proceso de separación magnética en húmedo tal como se ha descrito más arriba.
El aparato y el sistema divulgados descritos en la presente memoria proporcionan ventajas sobre los aparatos y sistemas conocidos en la técnica, en donde la energía liberada durante la reducción del tamaño de los materiales de batería sumergidos en un líquido de inmersión tal como se ha descrito más arriba es absorbida como calor por el líquido de inmersión, lo que da como resultado una minimización del riesgo de combustión y una mayor seguridad en el funcionamiento del aparato y/o el sistema descritos. Los sistemas de pulverización de la técnica anterior pueden mitigar parte del riesgo de combustión; sin embargo, se cree que el sistema y el aparato descritos en la presente memoria que permiten la reducción del tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión ofrecen una mayor seguridad en las operaciones de reducción de la batería. Además, como apreciará el trabajador experto, la inmersión de los materiales de batería, los dispositivos de trituración sumergibles y, en realizaciones particulares, los transportadores sumergibles en un líquido de inmersión brindan ventajas adicionales al permitir que un usuario capture componentes valiosos de la batería, como compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo), debido a la liberación de dichos componentes de batería en el líquido de inmersión durante la reducción de tamaño por medio de los dispositivos de trituración sumergibles. El aparato y el sistema descritos en la presente memoria proporcionan ventajas adicionales al minimizar la liberación peligrosa de polvo en el aire que rodea los componentes de un aparato y/o sistema tal como se describe en la presente memoria durante la reducción del tamaño de los materiales de batería. Por ejemplo, el uso del aparato y el sistema tal como se describen en la presente memoria puede mitigar la necesidad de sistemas de ventilación especiales y cámaras de filtros o filtros para encargarse del polvo y los gases de escape, etc.
Como apreciará además el trabajador experto, las realizaciones del aparato y el sistema descritos en la presente memoria que pueden recibir y procesar materiales de batería de un primer y un segundo tipos son particularmente ventajosas, ya que permiten al usuario procesar materiales de batería de diferentes tipos y tamaños usando un solo aparato/sistema.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos se exponen para obtener una mejor comprensión de la solicitud tal como se describe en la presente memoria. Debe entenderse que estos ejemplos son solo para fines ilustrativos. Por lo tanto, no deben limitar en modo alguno el alcance de esta solicitud.
Ejemplo 1 - Realización ejemplar del Proceso 1
En el siguiente ejemplo se describen fases, etapas, criterios de diseño y parámetros de simulación de proceso IDEAS (paquete IDEAS Bronze, Mineral Processing, v6.0.0.995) de dicho proceso de recuperación de materiales de baterías recargables de iones de litio.
Fase 1: Reducción del tamaño de alimentación
Las baterías de iones de litio de formato grande (por ejemplo, paquetes de baterías de sistemas de almacenamiento de energía para automóviles) y las baterías de iones de litio de formato pequeño (por ejemplo, de ordenadores portátiles, teléfonos móviles, tabletas, etc.) entrantes se descargan opcionalmente a aproximadamente entre 1,0 y 2,0 V, o a aproximadamente 0 V antes de cualquier tratamiento mecánico. La energía descargada se lleva opcionalmente a un banco de almacenamiento eléctrico central, lo que proporciona una reducción de la carga máxima para, por ejemplo, el consumo de energía en toda la planta. La descarga de baterías de iones de litio facilita el control de la energía liberada durante posibles eventos de cortocircuito en los que el o los ánodos y el o los cátodos de las baterías entran en contacto durante el desmantelamiento de la batería o la etapa de machacadura/trituración de varias fases.
La machacadura/trituración en varias etapas se logra mediante el uso de, por ejemplo, trituradoras sumergidas en agua/solución acuosa, como inmersión en agua o salmuera. La inmersión en agua/solución acuosa ayuda a garantizar que las chispas causadas por la machacadura/trituración sean suprimidas y absorbidas como calor por el agua/solución acuosa. Además, la presencia de agua/solución acuosa puede restringir la acumulación de oxígeno, minimizando así el riesgo de combustión durante la trituración.
Además, el agua/solución acuosa promueve el arrastre del electrolito de las baterías (por ejemplo, LiPF6 en disolvente(s) orgánico(s)) a medida que se libera después de la trituración de la batería de iones de litio, lo que facilita un aumento en la recuperación general de litio. Los electrolitos de batería, como sal LiPF6, tienen potencial de hidrólisis cuando se exponen al agua o soluciones acuosas; sin embargo, con respecto a la sal LiPF6, por ejemplo, esto suele ocurrir por encima de los 70 °C. Como tal, una temperatura objetivo del agua/solución acuosa para la etapa de desmantelamiento/trituración es, por ejemplo, de aproximadamente 60 °C para facilitar la prevención de cualquier química de reacción apreciable.
La etapa de machacadura/trituración ayuda a separar mecánicamente las baterías y puede reducir el consumo de energía aguas abajo y facilitar la optimización del dimensionamiento del equipo. Además, la reducción del tamaño en varias etapas facilita la reducción de la variabilidad en la distribución del tamaño de las partículas, lo que facilita la lixiviación de los metales/materiales objetivo.
Cuando se utiliza una machacadura/trituración en varias etapas para desmantelar/triturar las baterías, la trituración en varias etapas comprende primero triturar baterías de iones de litio de formato grande para reducir su tamaño (es decir, tamaño de alimentación) a aproximadamente <400 mm; y, en segundo lugar, triturar baterías de iones de litio de formato pequeño (cuando estén presentes) y las baterías de iones de litio de formato grande de tamaño reducido, y reducir esta alimentación a un tamaño aproximado de <100 mm para formar una suspensión machacada/triturada. En la Tabla 2 se proporcionan parámetros operativos ejemplares para trituradoras adecuadas para dicha machacadura/trituración en varias etapas.
La suspensión machacada/triturada se tamiza opcionalmente, donde los sólidos de menor tamaño que son <10 mm pasan a través de un tamiz; y los sólidos de mayor tamaño que son de <100 mm a >10 mm se llevan a trituración para una mayor reducción de tamaño. Los sólidos de <10 mm se someten a una separación sólido-líquido, por ejemplo a través de un filtro de banda. Después de dicha separación, los sólidos aislados se llevan opcionalmente a una tolva intermedia para almacenamiento previo a la separación magnética; el filtrado de separación sólido-líquido se recicla opcionalmente de vuelta a las trituradoras; y una parte de la corriente de reciclaje se purga opcionalmente a un depósito de lixiviación aguas abajo para facilitar un aumento en la recuperación general de materiales y para el control del nivel de impurezas de fondo. La trituración reduce los sólidos de mayor tamaño a <10 mm para facilitar la separación magnética. Después, opcionalmente, la corriente triturada se lleva a un transportador autolimpiante, que opcionalmente la transporta a una tolva para su almacenamiento antes de la separación magnética. Tal como se usa en la presente memoria, la expresión "transportador autolimpiante" se refiere a un transportador que tiene una tubería de recogida por debajo del transportador con una ranura u otra abertura para recoger partículas finas que se acumulan en el transportador. Periódicamente, la tubería de recogida se limpia mediante una aspiradora o un mecanismo similar, o las partículas finas recogidas en la tubería de recogida se pueden desviar a procesos aguas abajo.
En general, los sólidos de tamaño reducido combinados se distribuyen aproximadamente de la siguiente manera: una fracción sólida gruesa (>3 mm) que incluye, entre otros, carcasa de aluminio y/o acero triturado, cualquier componente
eléctrico, plástico, cable de cobre, lámina de cátodo de aluminio, lámina de ánodo de cobre y posiblemente papel; y una fracción sólida fina (que puede ser tan pequeña como <0,5 mm) que incluye polvo de ánodo y polvo de cátodo.
La Tabla 2 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de reducción del tamaño de alimentación de la Fase 1.
Fase 2: Lixiviación y preparación de producto intermedio
La suspensión desmantelada/triturada opcionalmente filtrada de la Fase 1 se separa magnéticamente llevándola, por ejemplo, a un separador magnético; en la Tabla 3 se proporcionan ejemplos de parámetros operativos al respecto. Los materiales magnéticos/ferrosos (por ejemplo, láminas de acero, producto(s) ferroso(s)) se separan de los materiales no magnéticos/no ferrosos mediante separación magnética en húmedo. La separación magnética consta de una etapa más basta y una etapa más limpia opcional, dependiendo de la alimentación entrante y la eficiencia de separación. La corriente magnética ("mag") separada del separador magnético se somete a una separación sólidolíquido llevándola, por ejemplo, a un tamiz de deshidratación; y produce un acero triturado o un producto ferroso. El agua/solución acuosa separada se recicla opcionalmente de vuelta al separador magnético para su uso como agua/solución acuosa de reposición, y una parte de la corriente reciclada se purga opcionalmente a un depósito de lixiviación aguas abajo. Purgar/enviar una parte de la corriente reciclada al depósito de lixiviación puede facilitar el control de impurezas en el circuito de separador magnético y tamiz de deshidratación: si no se purga una parte de la corriente reciclada, podría producirse una acumulación de partículas finas y/o especies formadas a partir de reacciones químicas secundarias (por ejemplo, niveles de trazas de precipitados) en las tuberías de un circuito, lo que podría provocar taponamientos, tiempos de inactividad y pérdidas de producción.
Una corriente no magnética/no ferrosa ("no mag") procedente de la separación magnética se somete a una separación adicional a través de separación por corrientes de Foucault llevándola, por ejemplo, a un separador de corrientes de Foucault para separar cualquier material magnético/ferroso residual y aislar una corriente de productos de aluminio antes de una etapa de lixiviación. Por lo general, el o los productos de aluminio se separan antes de la lixiviación para reducir el consumo innecesario de reactivos, etc. Durante la separación por corrientes de Foucault, el material magnético/ferroso residual separado se lleva opcionalmente a una tolva de sólidos deshidratados que recoge el material de la separación sólido-líquido aguas arriba (por ejemplo filtro de banda).
Generalmente, la corriente no magnética/no ferrosa separada comprende aluminio y algo de cobre. Dependiendo de las composiciones de la corriente no magnética/no ferrosa procedente de la separación por corrientes de Foucault, se puede usar una tabla densimétrica opcional u operación de unidad análoga para separar aún más las corrientes de aluminio y cobre. Opcionalmente, el cobre separado se somete a lixiviación con ácido; o, dependiendo de la cantidad y calidad del producto, el cobre se lleva opcionalmente a un tamiz de deshidratación para su recogida y almacenamiento como producto final.
La corriente de productos de aluminio procedente de la separación por corrientes de Foucault se lleva opcionalmente a un tamiz de deshidratación para aislar un producto de aluminio (por ejemplo, aluminio triturado). Por ejemplo, el tamiz de deshidratación es un tamiz vibratorio lineal (por ejemplo, un tamiz que tiene motores contrarrotativos que crean un movimiento lineal para mover sólidos cuesta abajo mientras el agua/solución acuosa se drena a través del medio de tamiz). El agua/solución acuosa separada se recicla opcionalmente de vuelta al separador magnético para su uso como agua/solución acuosa de reposición, y una parte de la corriente reciclada se purga opcionalmente al depósito de lixiviación.
La corriente no magnética/no ferrosa restante, separada por corrientes de Foucault, comprende al menos uno de los siguientes elementos: electrodo (por ejemplo, polvos de cátodo de óxido metálico, ánodo de grafito), papel, plástico y algunos componentes no ferrosos residuales (por ejemplo, cobre y/o aluminio triturado). Esta corriente se lleva a un depósito de lixiviación para la lixiviación.
La Tabla 3 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la separación magnética y la separación por corrientes de Foucault de la Fase 2.
La lixiviación se lleva a cabo opcionalmente en una serie de depósitos, por ejemplo, depósitos de fondo cónico con agitación de alta cizalladura; o un depósito de fondo inclinado o plano. Un depósito de fondo cónico, inclinado o plano promueve la sedimentación de fracciones sólidas gruesas de mayor densidad. La agitación ayuda a garantizar la suspensión de las fracciones finas de alto valor y promueve la cinética de lixiviación. Múltiples depósitos optimizan la cinética de la reacción de lixiviación y proporcionan redundancia operativa. Opcionalmente se usa ácido sulfúrico para lixiviar metales/materiales objetivo en las suspensiones afluentes. Opcionalmente se añaden peróxido de hidrógeno y gas de oxígeno para reducir y oxidar metales más nobles con el fin de aumentar las tasas de extracción; además, por ejemplo, la adición de peróxido de hidrógeno puede aumentar la extracción de cobre, cobalto, etc. pero disminuir la extracción de níquel. Alternativamente se usa ácido clorhídrico; o ácido nítrico con o sin peróxido de hidrógeno.
Varias corrientes afluentes se llevan opcionalmente a la lixiviación: corriente no magnética/no ferrosa procedente de la separación por corrientes de Foucault (excluyendo la mayoría de los productos de aluminio); reactivos de lixiviación, tales como ácido, peróxido de hidrógeno, etc.; y corrientes de purga y reciclaje procedentes de etapas aguas arriba/aguas abajo.
La suspensión lixiviada se tamiza opcionalmente para eliminar la mayor parte de una fracción de tamaño grueso, antes de llevarla a la decantación a contracorriente. El tamizado se completa utilizando, por ejemplo, un tamiz húmedo. Dichos tamices se utilizan para filtrar partículas finas y de menor tamaño; en algunos casos, los tamices húmedos incluyen pulverizadores de agua/solución acuosa de reposición para facilitar el tamizado. Los sólidos de menor tamaño que tienen un tamaño aproximado de <5 mm pasan a través del tamiz y se llevan a la decantación a contracorriente (CCD). Los sólidos de mayor tamaño que miden aproximadamente >5 mm se reciclan opcionalmente a la separación magnética para su procesamiento posterior. El tamizado facilita la separación de partículas gruesas antes de la CCD, lo que minimiza el desgaste del equipo.
La decantación a contracorriente (CCD) es un proceso de separación sólido-líquido que se logra mediante sedimentación, opcionalmente con agua/solución acuosa de proceso de reposición añadida como medio de lavado. El propósito de la CCD consiste en separar lodos/residuos (por ejemplo, material sólido húmedo residual después del procesamiento) de la etapa de lixiviación de una fase líquida que consiste en lixiviado acuoso, compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo residuales) y grafito flotante.
Opcionalmente, la CCD consta de varios espesadores en secuencia, con flujos a contracorriente para las corrientes de flujo inferior y de flujo superior. Los espesadores funcionan según el principio de sedimentación por gravedad: una alimentación de entrada se suministra al centro de un depósito a través de un pozo de alimentación, donde una serie de cuchillas suspendidas funcionan para arrastrar los sólidos sedimentados hacia una salida central, es decir, el flujo inferior. Las cuchillas también ayudan a la compactación de las partículas sedimentadas y producen un flujo inferior más grueso que el que se lograría con una simple sedimentación por gravedad. Los sólidos en el espesador se mueven hacia abajo y luego hacia adentro, hacia la salida de flujo inferior central. El líquido se mueve hacia arriba y radialmente hacia afuera a un área de lavado/recogida, donde sale como el flujo superior. Los ejemplos de espesantes potencialmente adecuados para su uso en la CCD incluyen: (1) tipo de tasa alta, (2) tipo de tasa ultraalta sin rastrillo, (3) tipo de tracción, (4) tipo de alta densidad y (5) tipo de cono profundo.
Una disposición a contracorriente ayuda a garantizar que la parte más concentrada de las corrientes de flujo inferior o de flujo superior esté en contacto con la parte menos concentrada de la otra corriente, reduciendo potencialmente las pérdidas de metales solubles. El flujo superior final de la CCD se lleva opcionalmente a un depósito de aglomeración para la posterior separación de un producto de grafito (por ejemplo, concentrado de grafito). El flujo inferior final de la CCD se lleva a una separación sólido-líquido; por ejemplo, un filtro de banda para la separación sólido-líquido de los lodos y la producción de un producto de cobre (por ejemplo, concentrado de cobre).
La Tabla 4 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de lixiviación y CCD de la Fase 2. La Tabla 5 delinea la química de reacción clave para la etapa de lixiviación de la Fase 2 según los parámetros de simulación del proceso IDEAS.
El polvo de grafito/ánodo, los componentes eléctricos, el componente orgánico del electrolito, el plástico y cualquier carcasa de acero residual son en potencia relativamente poco reactivos durante la etapa de lixiviación. En general, estos componentes afluentes se reparten entre el flujo superior y el flujo inferior de la CCD de la siguiente manera: la mayor parte del cobre triturado, los componentes eléctricos, el acero y el aluminio residuales, y parte del grafito, plástico, papel y materiales orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo residuales) procedentes del electrolito de las baterías de iones de litio de alimentación se pueden llevar al flujo inferior de CCD; y una solución acuosa de lixiviación cargada (PLS), que contiene metales solubles según la Tabla 1, la mayor parte del grafito (por ejemplo, >90% de grafito), plástico, papel y materiales orgánicos del electrolito de las baterías de iones de litio de alimentación (por ejemplo, >70% de papel, plásticos y >95% de compuestos orgánicos) pueden salir con el flujo superior de CCD final.
El flujo superior de CCD final se lleva a un depósito de aglomeración. El grafito se aglomera, opcionalmente mediante la adición de floculante (por ejemplo, floculantes poliméricos semihidrófobos o hidrófobos; por ejemplo, un floculante a base de óxido de polietileno), para ayudar en el aislamiento del grafito. La solución del depósito de aglomeración se lleva a celda(s) de flotación para separar selectivamente los componentes hidrófobos (por ejemplo, grafito aglomerado con floculante, compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo residuales)) de los componentes hidrófilos (por ejemplo, solución de lixiviación cargada). La(s) celda(s) de flotación utiliza(n) aire u otros gases (por ejemplo, gases nobles, N2, etc.) para producir burbujas; las partículas hidrófobas se adhieren a las burbujas y suben a la superficie, formando una espuma. Otras opciones para el aislamiento de grafito incluyen separadores en espiral o concentradores de plantilla.
La flotación tiene lugar opcionalmente en dos etapas para maximizar la separación y la recuperación: una flotación más basta y una flotación más limpia. La flotación más basta separa una cantidad máxima de componentes hidrófobos de la solución de lixiviación cargada (PLS). La espuma más basta se lleva a una fase de limpieza para una flotación adicional. El residuo de flotación/PLS más basto se lleva opcionalmente a un depósito de retención para mezclarlo con el residuo de flotación/PLS más limpio para un procesamiento aguas abajo. La flotación más limpia separa aún más la espuma más basta para aislar los componentes hidrófobos de la solución de lixiviación cargada (PLS) hidrófila. La espuma aislada se somete a una separación sólido-líquido llevándola, por ejemplo, a una centrifugación aguas abajo para aislar el producto de grafito (por ejemplo, concentrado de grafito). El filtrado de la separación sólido-líquido se lleva opcionalmente a un depósito de retención antes de llevarlo opcionalmente a un filtro de doble medio o filtro de banda para la eliminación de materiales orgánicos arrastrados (es decir, carbonatos de alquilo) y sólidos en
suspensión finos y gruesos. El residuo de la flotación/PLS más limpia se lleva opcionalmente a un depósito de retención y luego se mezcla con el residuo de la flotación/PLS más basta para llevarlo opcionalmente a un filtro de doble medio o a un filtro de banda para la eliminación de materiales orgánicos arrastrados (es decir, carbonatos de alquilo) y sólidos en suspensión finos y gruesos.
La PLS de la(s) etapa(s) de flotación y el filtrado de la separación sólido-líquido se llevan opcionalmente a un filtro de doble medio; un filtro similar al que generalmente se encuentra en las aplicaciones de extracción con disolvente. Una primera capa de medios (por ejemplo, arena, antracita) elimina los compuestos orgánicos arrastrados (por ejemplo, carbonatos de alquilo como carbonato de etileno/EC y/o carbonato de etilmetilo/EMC) de la PLS, mientras que un segundo filtro de medios (por ejemplo, granate, arena, antracita) elimina los sólidos en suspensión finos. La PLS filtrada se lleva después opcionalmente a un depósito de retención antes de procesarla mediante intercambio de iones de cobre o extracción con disolvente (véase, por ejemplo, la Tabla 7). Los compuestos orgánicos recuperados (es decir, carbonatos de alquilo) de la filtración de doble medio opcionalmente se pueden recoger, etc. Una corriente de salida de retrolavado de medios (por ejemplo, agua/solución acuosa de proceso y cualquier material en partículas finas residual, tal como grafito residual, plásticos finos arrastrados por la segunda capa de medios, y un mínimo de materia orgánica arrastrada) se recicla opcionalmente a instalaciones de tratamiento de agua/solución acuosa y se reutiliza como agua/solución acuosa de reposición para el proceso descrito en la presente memoria. Opcionalmente, la corriente líquida del filtro de doble medio se lleva a un filtro de carbón activado para eliminar por pulido los compuestos orgánicos arrastrados, según sea necesario. Alternativamente se puede usar un filtro de banda para eliminar los sólidos de mayor tamaño restantes de los procesos aguas arriba y aguas abajo. El filtrado se lleva opcionalmente a un depósito de retención antes de llevarlo al intercambio de iones de cobre o la extracción con disolvente.
La Tabla 6 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de preparación del producto intermedio de la Fase 2.
Fase 3: Preparación del producto final
Un producto de grafito (por ejemplo, concentrado de grafito) se aísla mediante separación sólido-líquido; por ejemplo, a través de la centrifugación de la espuma más limpia de la flotación de la Fase 2. El producto de grafito puede estar mezclado con algo de plástico y papel, y se puede purificar aún más a través de: (i) un tratamiento químico a baja temperatura que implica un lavado con ácido en varias etapas (por ejemplo, usando ácido sulfúrico o clorhídrico) para eliminar impurezas/metales solubles (por ejemplo, metales solubles residuales como litio, níquel, cobalto, cobre y/o manganeso) con el fin de producir un concentrado de grafito de mayor pureza; y/o (ii) purificación térmica, por ejemplo elevando la temperatura del concentrado a través de métodos pirometalúrgicos (por ejemplo, usando un horno para elevar la temperatura del grafito a ~1000 a 2000 °C) para volatilizar componentes específicos (por ejemplo, compuestos orgánicos residuales y plásticos) para producir un producto de grafito de mayor pureza.
El flujo inferior final de CCD/lodos se somete a separación sólido-líquido para formar un producto de cobre (por ejemplo, un concentrado de cobre/Cu0 que se puede mezclar con residuos de plástico, papel, grafito, contenido mínimo de aluminio y acero). La PLS filtrada opcionalmente con doble medio se lleva a un intercambio de iones de cobre para la separación selectiva del cobre de la corriente de entrada (véase, por ejemplo, la Tabla 7). El eluato/licor rico en cobre se lleva a extracción electrolítica de cobre (por ejemplo, extracción electrolítica convencional, extracción electrolítica emew®, etc.) para el depósito de cobre/Cu0 como una placa de cobre. El electrolito gastado de la extracción electrolítica se recicla opcionalmente al intercambio de iones de cobre para su uso como regenerador, según corresponda, purgándose opcionalmente una parte de la corriente de reciclaje al depósito de lixiviación aguas arriba.
Alternativamente, el cobre/Cu0 se deposita a través de una extracción de cobre con disolvente y extracción electrolítica de cobre cuando la concentración de cobre de PLS es, por ejemplo, de aproximadamente 5 g/L. La extracción de cobre con disolvente consta opcionalmente de etapa(s) de extracción que consiste(n) en mezclador(es)-sedimentador(es) (por ejemplo, consistiendo cada mezclador-sedimentador en 1-2 etapas de mezclador y 1 etapa de sedimentador), etapa(s) de lavado potencial(es) que consta(n) de mezclador(es)-sedimentador(es) (por ejemplo, consistiendo cada mezclador-sedimentador en 1-2 etapa(s) de mezclador y 1 etapa de sedimentador), y etapa(s) de depuración que consta(n) de mezclador(es)-sedimentador(es) (por ejemplo, consistiendo cada mezcladorsedimentador en 1-2 etapa(s) de mezclador y 1 etapa de sedimentador). Según sea necesario, se agrega ácido de reposición a la PLS afluente para ajustar adecuadamente el pH para una extracción de cobre óptima. La(s) etapa(s) del mezcladores-sedimentadores de extracción utilizan un agente de extracción orgánico (como cetoxima [por ejemplo, LIX® 84], salicilaldoxima, o una mezcla de agentes de extracción orgánicos de cetoxima-salicilaldoxima) en un diluyente (por ejemplo, en queroseno) para extraer selectivamente el cobre en la fase orgánica:
Extracción: CuSO4(ac) 2HR(org) —— CuR2(org) H2SO4 (ac)
La fase orgánica cargada de cobre se lleva después a la(s) etapa(s) de depuración, donde los iones de cobre extraídos se depuran de vuelta a la fase acuosa; por ejemplo, usando electrolito gastado de extracción electrolítica de cobre que contiene ácido (por ejemplo, ácido sulfúrico/H2SO4):
Depuración: CuR2(org) H2SO4(ac) —— CuSO4(ac) 2HR(org)
Si se utiliza ácido clorhídrico para ajustar el pH, en lugar de ácido sulfúrico, se incluye(n) etapa(s) de lavado opcional(es) para minimizar los niveles de fase acuosa arrastrada que contiene cloruro en la fase orgánica. El licor de depuración cargado (por ejemplo, a una concentración de aproximadamente 50 g/L de cobre soluble) se lleva después a la extracción electrolítica de cobre para depositar cobre/Cu0 como una placa de cobre sobre una lámina de cátodo. Una vez que la placa alcanza un espesor de cobre deseado, se retira y opcionalmente se reemplaza con una lámina de cátodo vacía. El electrolito gastado de la extracción electrolítica de cobre se recicla opcionalmente de vuelta a la(s) etapa(s) de depuración de la extracción de cobre con disolvente; y la fase orgánica se recicla opcionalmente de vuelta a la(s) etapa(s) de extracción para su reutilización, con pulido según sea necesario.
Después, el licor depurado de cobre procedente de la extracción electrolítica de cobre: se somete a reacción con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn; se somete a reacción con un carbonato (por ejemplo, carbonato de sodio) para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn; se somete a cristalización evaporativa para formar un producto de sulfato de Co, Ni y/o Mn; o se somete a reacción con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn, seguido de deshidratación térmica para producir un producto de óxido de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, óxido de cobalto (II, III), Co3O4, óxido de níquel (II), NiO, dióxido de manganeso (IV), MnO2). El producto de Co, Ni y/o Mn se lleva después a separación sólido-líquido y se recoge una torta de filtro sólida. Con respecto al producto de sulfato de Co, Ni y/o Mn, una vez que el licor depurado de cobre de la extracción electrolítica de cobre se lleva a un cristalizador evaporativo, el producto resultante consiste en una mezcla de heptahidrato de sulfato de cobalto/CoSO4^7H2O, hexahidrato de sulfato de níquel/NiSO4^6H2O, y mononhidrato de sulfato de manganeso/MnSO4^H2O. La suspensión cristalizada se lleva después, por ejemplo, a separación sólido-líquido (por ejemplo, centrífuga o filtro prensa), seguido de un secador para eliminar el exceso de agua.
El filtrado de separación sólido-líquido de Co, Ni y/o Mn se somete después a reacción con un carbonato (por ejemplo, carbonato de sodio, etc.) para precipitar carbonato de litio/Li2CO3. Este producto de carbonato de litio se somete opcionalmente a una separación sólido-líquido (por ejemplo, centrifugación) y se recoge una torta sólida. Para purificar opcionalmente aún más el carbonato de litio, éste se lleva a una columna de intercambio de iones para eliminar trazas de impurezas como calcio y magnesio (véase, por ejemplo, la Tabla 7); y luego a un circuito de bicarbonatación donde se burbujea dióxido de carbono, por ejemplo en un depósito de disolución/digestión, para convertir el carbonato de litio en bicarbonato de litio más soluble antes de recristalizarlo en una suspensión de carbonato de litio de mayor pureza. Luego, la suspensión se somete a separación sólido-líquido para obtener carbonato de litio/Li2CO3 de alta pureza y opcionalmente se seca.
Alternativamente, el filtrado de separación sólido-líquido de Co, Ni y/o Mn se somete a reacción con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para formar una solución de hidróxido de litio y sulfato de sodio. La solución de hidróxido de litio y sulfato de sodio se lleva a cristalización (por ejemplo, utilizando un cristalizador de deflector de tubo de aspiración) para enfriar la solución y producir una suspensión que incluye cristales de decahidrato de sulfato de sodio e hidróxido de litio soluble. La suspensión procedente de la cristalización se lleva a una separación sólido-líquido (por ejemplo, mediante centrifugación) para separar un producto de decahidrato de sulfato de sodio sólido y un filtrado que comprende hidróxido de litio en solución. La solución de hidróxido de litio procedente de la separación sólido-líquido se somete a cristalización evaporativa: el monohidrato de hidróxido de litio se cristaliza utilizando, por ejemplo, un cristalizador de triple efecto; después se somete a separación sólido-líquido, por ejemplo mediante centrifugación. Opcionalmente, el producto se purifica adicionalmente disolviendo los cristales de monohidrato de hidróxido de litio en agua pura (por ejemplo, agua destilada o desionizada) y recristalizándolos (por ejemplo, utilizando un cristalizador de recompresión mecánica de vapor (MVR)), seguido de una separación sólidolíquido opcional (por ejemplo, utilizando una centrífuga) para recoger el producto de monohidrato de hidróxido de litio purificado. Los cristales de monohidrato de hidróxido de litio se secan opcionalmente.
Opcionalmente se aísla sulfato de sodio como un producto. La solución de sulfato de sodio formada al someter a reacción el filtrado de separación sólido-líquido de Co, Ni y/o Mn con una base (por ejemplo, un hidróxido) se aísla y opcionalmente se cristaliza para obtener decahidrato de sulfato de sodio. Esta cristalización se consigue enfriando la solución de sulfato sódico en un cristalizador, como los cristalizadores de deflector de tubo de aspiración, después de lo cual los cristales se secan y se enfrían opcionalmente. Alternativa o adicionalmente, el centrifugado de la separación sólido/líquido de LbCO3 (por ejemplo, centrifugación) se lleva a un cristalizador evaporativo para producir decahidrato de sulfato de sodio/Na2SO4^10H2O. Opcionalmente, durante dicha cristalización se añade ácido sulfúrico para convertir cualquier carbonato residual (por ejemplo, Na2CO3(ac)) en una forma de sulfato. La suspensión cristalizada resultante se somete a separación sólido-líquido (por ejemplo, se centrifuga) y el producto sólido separado se lleva a un secador (por ejemplo, un secador instantáneo). El secador elimina el agua y produce sulfato de sodio/Na2SO4 anhidro.
La Tabla 7 delinea parámetros de diseño ejemplares; y la Tabla 8 delinea la química de reacción clave para las etapas de preparación del producto final de la Fase 3, según los resultados del modo de simulación del proceso IDEAS.
Ejemplo 2 - Realización ejemplar del Proceso 2
En particular, en el siguiente ejemplo se describen las fases, etapas, criterios de diseño y parámetros de simulación del proceso IDEAS (paquete IDEAS Bronze, Mineral Processing, v6.0.0.995) de dicho proceso de recuperación de materiales de baterías recargables de iones de litio.
Fase 1: Reducción del tamaño de alimentación (por ejemplo etapas (i) y (i)(a) de la Figura 1B)
Al igual que en el Proceso 1 anterior, las baterías de iones de litio de formato grande entrantes (por ejemplo, paquetes de baterías de sistemas de almacenamiento de energía para automóviles) y las baterías de iones de litio de formato pequeño (por ejemplo, de ordenadores portátiles, teléfonos móviles, tabletas, etc.) se descargan opcionalmente a aproximadamente entre 1,0 y 2,0 V, o aproximadamente a 0 V antes de cualquier tratamiento mecánico. La energía descargada se lleva opcionalmente a un banco de almacenamiento eléctrico central, lo que proporciona una reducción de la carga máxima para, por ejemplo, el consumo de energía en toda la planta. La descarga de baterías de iones de litio facilita el control de la energía liberada durante posibles eventos de cortocircuito en los que el o los ánodos y el o los cátodos de las baterías entran en contacto durante el desmantelamiento de la batería o la etapa de machacadura/trituración de varias fases.
La machacadura/trituración en varias etapas se logra mediante el uso de, por ejemplo, trituradoras sumergidas en agua/solución acuosa, como inmersión en agua o salmuera. La inmersión en agua/solución acuosa ayuda a garantizar que las chispas causadas por la machacadura/trituración sean suprimidas y absorbidas como calor por el agua/solución acuosa. Además, la presencia de agua/solución acuosa puede restringir la acumulación de oxígeno, minimizando así el riesgo de combustión durante la trituración.
Además, el agua/solución acuosa promueve el arrastre del electrolito de las baterías (por ejemplo, LiPF6 en disolvente(s) orgánico(s)) a medida que se libera después de la trituración de la batería de iones de litio, lo que facilita un aumento en la recuperación general de litio. Los electrolitos de batería, como sal LiPF6, tienen potencial de hidrólisis cuando se exponen al agua o soluciones acuosas; sin embargo, con respecto a la sal LiPF6, por ejemplo, esto suele ocurrir por encima de los 70 °C. Como tal, una temperatura objetivo del agua/solución acuosa para la etapa de desmantelamiento/trituración es, por ejemplo, de aproximadamente 60 °C para facilitar la prevención de cualquier química de reacción apreciable.
La etapa de machacadura/trituración ayuda a separar mecánicamente las baterías y puede reducir el consumo de energía aguas abajo y facilitar la optimización del dimensionamiento del equipo. Además, la reducción del tamaño en varias etapas facilita la reducción de la variabilidad en la distribución del tamaño de las partículas, lo que facilita la lixiviación de los metales/materiales objetivo.
Cuando se utiliza una machacadura/trituración en varias etapas para desmantelar/triturar las baterías, la trituración en varias etapas comprende primero triturar baterías de iones de litio de formato grande para reducir su tamaño (es decir, tamaño de alimentación) a aproximadamente <400 mm; y, en segundo lugar, triturar baterías de iones de litio de formato pequeño (cuando estén presentes) y las baterías de iones de litio de formato grande de tamaño reducido, y reducir esta alimentación a un tamaño aproximado de <100 mm para formar una suspensión machacada/triturada. En la Tabla 2 se proporcionan parámetros operativos ejemplares para trituradoras adecuadas para dicha machacadura/trituración en varias etapas.
La suspensión machacada/triturada se tamiza opcionalmente, donde los sólidos de menor tamaño que son <10 mm pasan a través de un tamiz; y los sólidos de mayor tamaño que son de <100 mm a >10 mm se llevan a trituración para una mayor reducción de tamaño. Los sólidos de <10 mm se someten a una separación sólido-líquido, por ejemplo a través de un depósito de sedimentación. Después del depósito de sedimentación, la suspensión de sólido se lleva opcionalmente a un filtro de banda para una mayor separación sólido-líquido. Alternativamente, los sólidos aislados se pueden llevar a una tolva intermedia para almacenamiento previo a la separación magnética. El filtrado de separación sólido-líquido se recicla opcionalmente de vuelta a las machacadoras/trituradoras para ser reutilizado como agua de reposición, o se envía opcionalmente a un circuito de eliminación de compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo). Una parte de la corriente de reciclaje (desde/hacia las machacadoras/trituradoras o el circuito de eliminación de materia orgánica) se purga opcionalmente a un depósito de lixiviación aguas abajo para facilitar un aumento en la recuperación general de materiales y para el control del nivel de impurezas de fondo. La trituración reduce los sólidos de mayor tamaño a <10 mm para facilitar la separación magnética. Después, opcionalmente, la corriente triturada se lleva a un transportador autolimpiante, que opcionalmente la transporta a una tolva para su almacenamiento antes de la separación magnética. Tal como se usa en la presente memoria, la expresión "transportador autolimpiante" se refiere a un transportador que tiene una tubería de recogida por debajo del transportador con una ranura u otra abertura para recoger partículas finas que se acumulan en el transportador. Periódicamente, la tubería de recogida se limpia mediante una aspiradora o un mecanismo similar, o las partículas finas recogidas en la tubería de recogida se pueden desviar a procesos aguas abajo.
El filtrado de separación sólido-líquido opcional de la filtración de banda y el depósito de sedimentación pueden ser llevados a un filtro de doble medio opcional o a un circuito de destilación en vacío para eliminar cualquier materia orgánica (es decir, carbonatos de alquilo). El filtro de doble medio contiene medios de filtración tales como antracita, granate y/o arena para eliminar cualquier materia orgánica arrastrada (es decir, carbonatos de alquilo) en el filtrado. Alternativamente se puede utilizar la destilación en vacío que consta de una o varias etapas de destilación, donde el
contenido acuoso se evapora predominantemente al vacío dejando una corriente rica en materia orgánica (es decir, carbonatos de alquilo). A continuación, la corriente acuosa gaseosa se condensa para formar una corriente acuosa líquida. Luego, la corriente acuosa se recicla opcionalmente a las machacadoras/trituradoras o se purga a un depósito de lixiviación aguas abajo para facilitar un aumento en la recuperación general de materiales y para el control del nivel de impurezas de fondo. La eliminación de compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo) aguas arriba evita que se produzcan complicaciones químicas y mecánicas aguas abajo debido a la contaminación por carbonato de alquilo, por ejemplo en la Fase 2 y la Fase 3.
En general, los sólidos de tamaño reducido combinados se distribuyen aproximadamente de la siguiente manera: una fracción sólida gruesa (>3 mm) que incluye, entre otros, carcasa de aluminio y/o acero triturado, cualquier componente eléctrico, plástico, cable de cobre, lámina de cátodo de aluminio, lámina de ánodo de cobre y posiblemente papel; y una fracción sólida fina (que puede ser tan pequeña como <0,5 mm) que incluye polvo de ánodo y polvo de cátodo. Como se ha indicado más arriba, los materiales de menor tamaño que tienen un tamaño de partícula de, por ejemplo, menos de aproximadamente 5 mm, o menos de aproximadamente 1-2 mm, se pueden recoger durante la reducción del tamaño de alimentación y desviar a las etapas de proceso aguas abajo. Por ejemplo, estos materiales de menor tamaño podrían recogerse haciendo que la salida de una machacadora/trituradora entre en contacto con una malla metálica (como en un transportador autolimpiante tal como se ha indicado más arriba) que tenga aberturas dimensionadas para permitir que las partículas que tengan un tamaño de menos de aproximadamente 5 mm o menos de aproximadamente 1-2 mm pasen a través de la misma y sean recogidas. Los materiales de menor tamaño se pueden combinar, por ejemplo, con una corriente sólida de masa negra y estos materiales combinados se pueden someter después a lixiviación (descrita con mayor detalle más abajo).
La Tabla 2 La Tabla 2 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de reducción del tamaño de alimentación de la Fase 1.
Fase 2: Preparación y lixiviación del producto intermedio (por ejemplo etapas (ii)-(x) de la Figura 1B
La suspensión desmantelada/machacada/triturada, opcionalmente tamizada, de la Fase 1 se separa magnéticamente (véase la etapa (ii) en la Figura 1B) llevándola, por ejemplo, a un separador magnético; en la Tabla 9 se proporcionan ejemplos de parámetros operativos al respecto. Los materiales magnéticos/ferrosos (por ejemplo, láminas de acero, producto(s) ferroso(s)) se separan de los materiales no magnéticos/no ferrosos mediante separación magnética en húmedo. La separación magnética consta de una etapa más basta y una etapa más limpia opcional, dependiendo de la alimentación entrante y la eficiencia de separación. La corriente magnética ("mag") separada del separador magnético se somete opcionalmente a una separación sólido-líquido (si se utiliza separación magnética en húmedo) llevándola, por ejemplo, a un tamiz de deshidratación; y produce un acero triturado o un producto ferroso (etapa (iii) en la Figura 1B). El agua/solución acuosa separada se recicla opcionalmente de vuelta al separador magnético para su uso como agua/solución acuosa de reposición, y una parte de la corriente reciclada se purga opcionalmente a un depósito de lixiviación aguas abajo. Purgar/enviar una parte de la corriente reciclada al depósito de lixiviación puede facilitar el control de impurezas en el circuito de separador magnético y tamiz de deshidratación: si no se purga una parte de la corriente reciclada, podría producirse una acumulación de partículas finas y/o especies formadas a partir de reacciones químicas secundarias (por ejemplo, niveles de trazas de precipitados) en las tuberías de un circuito, lo que podría provocar taponamientos, tiempos de inactividad y pérdidas de producción.
La corriente no magnética/no ferrosa de la separación magnética se lleva a una serie de depósitos de mezcla (representados por la etapa de depuración (iv) en la Figura 1B), donde se agrega un disolvente de depuración para depurar el material de polvo de electrodo/masa negra unido de la primera corriente no magnética. La adición de disolvente de depuración, por ejemplo, N-metil-2-pirrolidona (más abajo en la Tabla 9 se proporcionan otras opciones), disuelve el material aglutinante, por ejemplo fluoruro de polivinilideno (PVDF), y permite que el material en polvo del electrodo se coagule en una masa negra. La corriente de suspensión depurada (es decir, corriente de masa negra/polvo de electrodo) se somete a una separación sólido-líquido (véase la etapa (v) en la Figura 1B) llevándola, por ejemplo, a un tamiz de malla metálica con aberturas de 500 gm, produciendo una parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada (es decir, la parte de sólidos más grandes de la separación), que comprende aluminio, cobre y plásticos, y una corriente de suspensión depurada de menor tamaño (es decir, la parte líquida de la separación que contiene sólidos suspendidos más pequeños, incluida la masa negra). La parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada se seca opcionalmente llevándola, por ejemplo, a un transportador de deshidratación. La corriente de suspensión depurada de menor tamaño se lleva a un filtro prensa para la separación sólido-líquido (véase la etapa (vii) en la Figura 1B) para producir un líquido que contiene el disolvente y una corriente sólida de masa negra. El disolvente separado se recoge opcionalmente en un depósito y se recicla opcionalmente de vuelta a los depósitos de depuración para su uso como disolvente de relleno.
La parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada se puede someter después opcionalmente a una separación adicional (según la etapa (vi) en la Figura 1B) llevándola, por ejemplo, a una unidad de separación densimétrica. La unidad de separación densimétrica separa opcionalmente la parte de sólidos de mayor tamaño de la corriente de suspensión depurada en tres corrientes independientes, que incluyen una corriente preliminar de productos de aluminio, una corriente preliminar de productos de cobre y una corriente de productos de plástico. Las corrientes aisladas se lavan opcionalmente y se llevan a un tamiz de deshidratación para recoger
corrientes separadas y lavadas de productos de aluminio preliminar, productos de cobre preliminar y productos de plástico.
La corriente sólida de masa negra comprende al menos uno de los componentes de electrodo (por ejemplo, polvos de cátodo de óxido metálico y/o fosfato metálico, ánodo de grafito), plástico y algunos componentes residuales no ferrosos (por ejemplo, cobre y/o aluminio triturados). Esta corriente se lleva a un depósito de lixiviación para la lixiviación, junto con materiales de menor tamaño que tienen un tamaño de partícula de, por ejemplo, menos de aproximadamente 5 mm, o menos de aproximadamente 1-2 mm, de la fase de reducción del tamaño de alimentación tal como se ha descrito más arriba.
La Tabla 9 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la separación magnética, la depuración y la separación densimétrica opcional de la Fase 2.
La lixiviación (véase la etapa (viii) de la Figura 1B) se lleva a cabo opcionalmente en una serie de depósitos, por ejemplo depósitos de fondo cónico con agitación de alta cizalladura; o un depósito de fondo inclinado o plano. Un depósito de fondo cónico, inclinado o plano promueve la sedimentación de fracciones sólidas gruesas de mayor densidad. La agitación ayuda a garantizar la suspensión de las fracciones finas de alto valor y promueve la cinética de lixiviación. Múltiples depósitos optimizan la cinética de la reacción de lixiviación y proporcionan redundancia operativa. Opcionalmente se usa ácido sulfúrico para lixiviar metales/materiales objetivo en las suspensiones afluentes. Opcionalmente se añaden peróxido de hidrógeno y gas de oxígeno para reducir y oxidar metales más nobles con el fin de aumentar las tasas de extracción; además, por ejemplo, la adición de peróxido de hidrógeno puede aumentar la extracción de cobre, cobalto, etc. pero disminuir la extracción de níquel. Alternativamente se usa ácido clorhídrico; o ácido nítrico con o sin peróxido de hidrógeno.
Varias corrientes afluentes se llevan a lixiviación: corriente sólida de masa negra de la etapa de depuración y la etapa de separación subsiguiente; reactivos de lixiviación, tales como ácido, peróxido de hidrógeno, etc.; y corrientes de purga y reciclaje procedentes de etapas aguas arriba/aguas abajo.
La suspensión lixiviada producida por la etapa de lixiviación se somete a una separación sólido-líquido (véase la etapa (ix) en la Figura 1B), como filtración, para producir una primera corriente de productos que contiene sólidos residuales después de la etapa de lixiviación y una segunda corriente de productos que comprende el lixiviado (es decir, solución de lixiviación cargada (PLS)).
La Tabla 10 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la lixiviación de la Fase 2. La Tabla 5 delinea la química de reacción clave para la etapa de lixiviación de la Fase 2 según los parámetros de simulación del proceso IDEAS.
La primera corriente de productos que contiene sólidos residuales después de la etapa de lixiviación se mezcla con agua y el pH se ajusta a un pH que oscila entre 4 y 8. La solución del depósito de mezcla se lleva a una o más celdas de flotación para separar selectivamente los componentes hidrófobos (por ejemplo, grafito, compuestos orgánicos (es decir, carbonatos de alquilo) y plásticos residuales) de los componentes hidrófilos (por ejemplo, agua de mezcla de proceso). La(s) celda(s) de flotación utiliza(n) aire u otros gases (por ejemplo, gases nobles, N2 , etc.) para producir burbujas; las partículas hidrófobas se adhieren a las burbujas y suben a la superficie, formando una espuma. Otras opciones para el aislamiento de grafito incluyen separadores en espiral o concentradores de plantilla.
La flotación tiene lugar opcionalmente en dos etapas para maximizar la separación y la recuperación: una flotación más basta y una flotación más limpia. La flotación más basta separa una cantidad máxima de componentes hidrófobos del agua de mezcla de proceso. La espuma más basta se lleva a una fase de limpieza para una flotación adicional. El residuo de flotación/agua de mezcla de proceso más basto se lleva opcionalmente a un depósito de retención para mezclarlo con el residuo de flotación/agua de mezcla de proceso más limpio para un procesamiento aguas abajo. La flotación más limpia separa aún más la espuma más basta para aislar los componentes hidrófobos del agua de mezcla de proceso hidrófila. La espuma aislada se somete a una separación sólido-líquido llevándola, por ejemplo, a una centrifugación aguas abajo para aislar el producto de grafito (por ejemplo, concentrado de grafito). El filtrado de la separación sólido-líquido se lleva opcionalmente a un depósito de retención antes de ser reciclado de vuelta al depósito de mezcla.
La PLS de la separación sólido-líquido se lleva opcionalmente a un filtro de doble medio; un filtro similar al que generalmente se encuentra en las aplicaciones de extracción con disolvente. Una primera capa de medios (por ejemplo, arena, antracita) elimina los compuestos orgánicos arrastrados (es decir, carbonato(s) de alquilo) (por ejemplo carbonato de etileno/EC y/o carbonato de etilmetilo/EMC) de la PLS, mientras que un segundo filtro de medios (por ejemplo, granate, arena, antracita) elimina los sólidos en suspensión finos. La PLS filtrada se lleva después opcionalmente a un depósito de retención antes de procesarla mediante intercambio de iones de cobre o extracción con disolvente (véase, por ejemplo, la Tabla 12). Los compuestos orgánicos recuperados (es decir, carbonatos de alquilo) de la filtración de doble medio opcionalmente se pueden recoger, etc. Una corriente de salida de retrolavado de medios (por ejemplo, agua/solución acuosa de proceso y cualquier material en partículas finas residual, tal como grafito residual, plásticos finos arrastrados por la segunda capa de medios, y un mínimo de materia orgánica arrastrada (es decir, carbonato(s) de alquilo)) se recicla opcionalmente a instalaciones de tratamiento de agua/solución acuosa y
se reutiliza como agua/solución acuosa de reposición para el proceso descrito en la presente memoria. Opcionalmente, la corriente líquida del filtro de doble medio se lleva a un filtro de carbón activado para eliminar por pulido los compuestos orgánicos arrastrados (es decir, carbonato(s) de alquilo), según sea necesario. Alternativamente se puede usar un filtro de banda para eliminar los sólidos de mayor tamaño restantes de los procesos aguas arriba y aguas abajo. El filtrado se lleva opcionalmente a un depósito de retención antes de llevarlo al intercambio de iones de cobre o la extracción con disolvente.
La Tabla 11 delinea un diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de preparación del producto intermedio de la Fase 2.
Fase 3: Preparación del producto final (por ejemplo, etapas (xi)-(xv) de la Figura 1B)
Un producto de grafito (por ejemplo, concentrado de grafito) se aísla mediante separación sólido-líquido; por ejemplo, a través de la centrifugación de la espuma más limpia de la flotación de la Fase 2. El producto de grafito puede estar mezclado con algo de plástico y papel, y se puede purificar aún más a través de: (i) un tratamiento químico a baja temperatura que implica un lavado con ácido en varias etapas (por ejemplo, usando ácido sulfúrico o clorhídrico) para eliminar impurezas/metales solubles (por ejemplo, metales solubles residuales como litio, níquel, cobalto, cobre y/o manganeso) con el fin de producir un concentrado de grafito de mayor pureza; y/o (ii) purificación térmica, por ejemplo elevando la temperatura del concentrado a través de métodos pirometalúrgicos (por ejemplo, usando un horno para elevar la temperatura del grafito a ~1000 a 2000 °C) para volatilizar componentes específicos (por ejemplo, compuestos orgánicos residuales (es decir, carbonatos de alquilo) y plásticos) para producir un producto de grafito de mayor pureza.
La PLS opcionalmente de doble medio o filtrada por banda se lleva a un intercambio de iones de cobre para la separación selectiva del cobre de la corriente de entrada (véase, por ejemplo, la Tabla 12). El eluato/licor rico en cobre se lleva a extracción electrolítica de cobre (por ejemplo, extracción electrolítica convencional, extracción electrolítica emew®, etc.) para el depósito de cobre/Cu0 como una placa de cobre. El electrolito gastado de la extracción electrolítica se recicla opcionalmente al intercambio de iones de cobre para su uso como regenerador, según corresponda, purgándose opcionalmente una parte de la corriente de reciclaje al depósito de lixiviación aguas arriba.
Alternativamente, el cobre/Cu0 se deposita a través de una extracción de cobre con disolvente y extracción electrolítica de cobre cuando la concentración de cobre de PLS es, por ejemplo, de aproximadamente 5 g/L. La extracción de cobre con disolvente consta opcionalmente de etapa(s) de extracción que consiste(n) en mezclador(es)-sedimentador(es) (por ejemplo, consistiendo cada mezclador-sedimentador en 1-2 etapas de mezclador y 1 etapa de sedimentador), etapa(s) de lavado potencial(es) que consta(n) de mezclador(es)-sedimentador(es) (por ejemplo, consistiendo cada mezclador-sedimentador en 1 -2 etapa(s) de mezclador y 1 etapa de sedimentador), y etapa(s) de depuración que consta(n) de mezclador(es)-sedimentador(es) (por ejemplo, consistiendo cada mezcladorsedimentador en 1-2 etapa(s) de mezclador y 1 etapa de sedimentador). Según sea necesario, se agrega ácido o base (por ejemplo hidróxido de sodio) de reposición a la PLS afluente para ajustar adecuadamente el pH para una extracción de cobre óptima. La(s) etapa(s) del mezcladores-sedimentadores de extracción utilizan un agente de extracción orgánico (como cetoxima [por ejemplo, LIX® 84], salicilaldoxima, o una mezcla de agentes de extracción orgánicos de cetoxima-salicilaldoxima) en un diluyente (por ejemplo, en queroseno) para extraer selectivamente el cobre en la fase orgánica:
Extracción: CuSO4(ac) 2HR(org) —— CuR2(org) H2SO4 (ac)
La fase orgánica cargada de cobre se lleva después a la(s) etapa(s) de depuración, donde los iones de cobre extraídos se depuran de vuelta a la fase acuosa; por ejemplo, usando electrolito gastado de extracción electrolítica de cobre que contiene ácido (por ejemplo, ácido sulfúrico/H2SO4):
Depuración: CuR2(org) H2SO4(ac) —— CuSO4(ac) 2HR(org)
Si se utiliza ácido clorhídrico para ajustar el pH, en lugar de ácido sulfúrico, se incluye(n) etapa(s) de lavado opcional(es) para minimizar los niveles de fase acuosa arrastrada que contiene cloruro en la fase orgánica. El licor de depuración cargado (por ejemplo, a una concentración de aproximadamente 50 g/L de cobre soluble) se lleva después a la extracción electrolítica de cobre para depositar cobre/Cu0 como una placa de cobre sobre una lámina de cátodo. Una vez que la placa alcanza un espesor de cobre deseado, se retira y opcionalmente se reemplaza con una lámina de cátodo vacía. El electrolito gastado de la extracción electrolítica de cobre se recicla opcionalmente de vuelta a la(s) etapa(s) de depuración de la extracción de cobre con disolvente; y la fase orgánica se recicla opcionalmente de vuelta a la(s) etapa(s) de extracción para su reutilización, con pulido según sea necesario.
El refinado de aislamiento de cobre (es decir, el licor depurado de cobre) se puede rociar opcionalmente con gas de oxígeno para oxidar cualquier contenido ferroso (Fe2+) en contenido férrico insoluble (Fe3+) y posteriormente se puede someter a reacción opcionalmente con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Al y/o Fe. El producto Al y/o Fe se podría llevar luego a una separación sólido-líquido y se recogería una torta de filtro sólida.
La solución empobrecida en Al y/o Fe (filtrado de preparación de productos de Al y/o Fe) se somete después a reacción con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn; se somete a reacción con un carbonato (por ejemplo, carbonato de sodio) para precipitar un producto de carbonato de Co, Ni y/o Mn; se somete a cristalización por evaporación para formar un producto de sulfato de Co, Ni y/o Mn; o se somete a reacción con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para precipitar un producto de hidróxido de Co, Ni y/o Mn, seguido de deshidratación térmica para producir un producto de óxido de Co, Ni y/o Mn (por ejemplo, óxido de cobalto (II, III), Co3O4, óxido de níquel (II), NiO, dióxido de manganeso (IV), MnO2). El producto de Co, Ni y/o Mn se lleva después a una separación sólido-líquido y se recoge una torta de filtro sólida. Si la torta de filtro que contiene Co, Ni y/o Mn se lixivia con ácido sulfúrico, el lixiviado se puede llevar a un cristalizador evaporativo, y el producto resultante consistirá en una mezcla de heptahidrato de sulfato de cobalto/CoSO4^7H2O, hexahidrato de sulfato de níquel/NiSO4^6H2O, y monohidrato de sulfato de manganeso/MnSO4^H2O. La suspensión cristalizada se lleva después, por ejemplo, a una separación sólidolíquido (por ejemplo, centrífuga o filtro prensa), seguido de un secador para eliminar el exceso de agua.
Alternativamente, la solución empobrecida en Al y/o Fe (filtrado de preparación de productos de Al y/o Fe) se somete a reacción con un oxidante (por ejemplo, peróxido de hidrógeno) y se puede añadir una base para mantener el pH entre 5 y 7 con el fin de producir un precipitado de dióxido de manganeso que se elimina mediante separación sólidolíquido (por ejemplo un filtro prensa). A continuación, opcionalmente, el cobalto se extrae de forma selectiva del filtrado en una corriente rica en cobalto, que luego se lava por depuración y se cristaliza para formar un producto de heptahidrato de sulfato de cobalto. Luego, el filtrado se somete a reacción con hidróxido adicional (por ejemplo hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para precipitar hidróxido de níquel/níquel-cobalto. El precipitado se elimina mediante filtración de líquido sólido.
De acuerdo con los parámetros perfilados más abajo en las Tablas adjuntas en relación con las condiciones ejemplares del Proceso 2, se aísla sulfato de sodio como un subproducto de sal antes de la recuperación de litio, utilizando el filtrado de separación sólido-líquido de Co, Ni y/o Mn. El filtrado se cristaliza para producir decahidrato de sulfato de sodio. Esta cristalización se logra enfriando la solución de sulfato de sodio en un cristalizador, como los cristalizadores de deflector de tubo de aspiración, después de lo cual los cristales se someten a una separación sólido-líquido (por ejemplo, a través de una centrífuga o un filtro prensa), y los cristales sólidos aislados se secan y enfrían opcionalmente. Posteriormente, el filtrado de la separación sólido-líquido de los cristales aislados se lleva a la recuperación de litio.
El filtrado de separación sólido-líquido de sulfato de sodio se somete después a reacción con un carbonato (por ejemplo, carbonato de sodio, etc.) para precipitar carbonato de litio/Li2CO3. Este producto de carbonato de litio se somete opcionalmente a una separación sólido-líquido (por ejemplo, centrifugación) y se recoge una torta sólida. Para purificar aún más el carbonato de litio, éste se lleva a una columna de intercambio iónico para eliminar trazas de impurezas como calcio y magnesio (véase, por ejemplo, la Tabla 12); y luego a un circuito de bicarbonatación donde se burbujea dióxido de carbono, por ejemplo en un depósito de disolución/digestión para convertir el carbonato de litio en bicarbonato de litio más soluble antes de recristalizarlo en una suspensión de carbonato de litio de mayor pureza. Después, la suspensión se somete a separación sólido-líquido para obtener carbonato de litio/Li2CO3 de alta pureza y opcionalmente se seca.
Alternativamente, el filtrado de separación sólido-líquido de sulfato de sodio se somete a reacción con un hidróxido (por ejemplo, hidróxido de sodio, cal hidratada/hidróxido de calcio, etc.) para formar una solución de hidróxido de litio y sulfato de sodio. La solución de hidróxido de litio y sulfato de sodio se lleva a cristalización (por ejemplo, utilizando un cristalizador de deflector de tubo de aspiración) para enfriar la solución y producir una suspensión que incluye cristales de decahidrato de sulfato de sodio e hidróxido de litio soluble. La suspensión procedente de la cristalización se lleva a una separación sólido-líquido (por ejemplo, mediante centrifugación) para separar un producto de decahidrato de sulfato de sodio sólido y un filtrado que comprende hidróxido de litio en solución. La solución de hidróxido de litio procedente de la separación sólido-líquido se somete a cristalización evaporativa: el monohidrato de hidróxido de litio se cristaliza utilizando, por ejemplo, un cristalizador de triple efecto; después se somete a separación sólido-líquido, por ejemplo mediante centrifugación. Opcionalmente, el producto se purifica adicionalmente disolviendo los cristales de monohidrato de hidróxido de litio en agua pura (por ejemplo, agua destilada o desionizada) y recristalizándolos (por ejemplo, utilizando un cristalizador de recompresión mecánica de vapor (MVR)), seguido de una separación sólido-líquido opcional (por ejemplo, utilizando una centrífuga) para recoger el producto de monohidrato de hidróxido de litio purificado. Los cristales de monohidrato de hidróxido de litio se secan opcionalmente.
El sulfato de sodio se aísla opcionalmente como un producto. En una realización, el centrifugado de la separación sólido/líquido de LbCO3 (por ejemplo, centrifugación) se lleva opcionalmente a un cristalizador evaporativo para producir decahidrato de sulfato de sodio/Na2SO4^10H2O. Opcionalmente, durante dicha cristalización se añade ácido sulfúrico para convertir cualquier carbonato residual (por ejemplo, Na2CO3(ac)) en una forma de sulfato. La suspensión cristalizada resultante se somete a separación sólido-líquido (por ejemplo, se centrifuga) y el producto sólido separado se lleva a un secador (por ejemplo, un secador instantáneo). El secador elimina el agua y produce sulfato de sodio/Na2SO4 anhidro.
La Tabla 12 delinea parámetros de diseño ejemplares; y la Tabla 13 delinea la química de reacción clave para las etapas de preparación del producto final de la Fase 3, según los resultados del modo de simulación del proceso IDEAS.
Ejemplo 3 - Validación del proceso 2
Se llevó a cabo una reducción de tamaño de las baterías de iones de litio tal como se describe más abajo en el Ejemplo 5, se llevó a cabo una separación magnética en seco para separar la chatarra de acero (corriente de productos magnéticos) del resto del material (corriente de alimentación no magnética). A continuación, la corriente de alimentación no magnética se separó mezclándola al 10% en peso con N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente de extracción a 80 °C durante 6 horas para liberar el cátodo y el ánodo de sus sustratos, que están hechos de láminas de aluminio (Al) y cobre (Cu). La corriente de suspensión depurada se pasó a través de un tamiz de 500 pm para separar la corriente de suspensión depurada de menor tamaño que contenía material fino de cátodo y ánodo y el disolvente orgánico líquido (es decir, disolvente de depuración) de la parte de sólidos de mayor tamaño que contenía Al, Cu y piezas de plástico del sustrato. La parte de sólidos de mayor tamaño se sometió a separación por densidad (densimétrica) para separar el Al, el Cu y el plástico entre sí. El plástico se separó utilizando un líquido con un peso específico (SG) de 2,5, seguido de la separación de aluminio del cobre utilizando un líquido con un SG de 2,85. La corriente de suspensión depurada de menor tamaño que contenía el material fino de cátodo y ánodo se separó del disolvente orgánico líquido (de depuración) usando un embudo Buchner con un papel de filtro Whatman® de grado 541 unido a un matraz de vacío.
La lixiviación del material fino de cátodo y ánodo (es decir, corriente sólida de masa negra) se llevó a cabo con una densidad de pulpa del 10% en ácido sulfúrico 0,5 M (H2SO4) durante 6 horas a 80 °C. La solución de lixiviación se mantuvo a un pH de 2,5 mediante la adición de H2SO4 en el transcurso del tiempo de reacción. A lo largo de la lixiviación se añadió peróxido de hidrógeno (H2O2) para promover la lixiviación de cobalto (Co). La lixiviación dio como resultado la recuperación del 95% de todos los metales procesados en las corrientes de productos, es decir, se comprobó que el 95% del Cu, Al, Fe, Co, Ni, Mn y Li se habían lixiviado de la masa negra a la solución de lixiviación cargada. La solución de lixiviación cargada (PLS) se separó de los sólidos residuales usando un embudo Buchner con un papel de filtro Whatman® de grado 3 unido a un matraz de vacío. Los sólidos residuales (correspondientes a la primera corriente de producto en la Figura 1B) se mezclaron con agua y la suspensión se ajustó a pH 5 y luego se procesó en un circuito de flotación de 2 etapas para producir un producto de grafito. La primera etapa consistió en una flotación más basta a partir de la cual se procesó el flujo superior en una flotación más limpia.
La PLS (correspondiente a la segunda corriente de productos en la Figura 1B) se ajustó después a pH 2 utilizando hidróxido de sodio al 50% en peso (NaOH) en preparación para la eliminación de cobre (Cu). El Cu se eliminó mediante extracción con disolvente; un agente de extracción orgánico, LIX 984N, al 30% en volumen diluido en queroseno se mezcló con la PLS. El Cu se cargó en la fase orgánica mientras que la fase acuosa, el refinado (correspondiente a la tercera corriente de producto en la Figura 1B), continuó con la siguiente etapa del proceso. El Cu se depuró de la fase orgánica usando H2SO4 1M, donde se envió a extracción electrolítica para la producción de placas de cobre.
Después de la eliminación de Cu, el refinado se ajustó a pH 4,5 a 50 °C mediante la adición de NaOH al 50% en peso, lo que resultó en la precipitación de hierro (Fe) y Al como hidróxidos, Fe(OH)3 y Al(OH)3. La solución se separó del precipitado utilizando un embudo Buchner con un papel de filtro Whatman® de grado 3 unido a un matraz de vacío. Los sólidos filtrados se lavaron después en agua tibia (50 °C) y se filtraron por segunda vez usando el mismo procedimiento anteriormente indicado. Los sólidos se secaron en un horno a 80 °C. La precipitación tuvo una recuperación de >99% y produjo un producto de hidróxido mixto con una pureza del 85%.
El filtrado (correspondiente a la cuarta corriente de productos en la Figura 1B) se ajustó a pH 9,5 a 50 °C mediante la adición de NaOH al 50% en peso, lo que resultó en la precipitación de cobalto (Co), níquel (Ni) y manganeso (Mn) como hidróxidos, Co(OH)2 , Ni(OH)2 y Mn(OH)2. La solución se separó del precipitado utilizando un embudo Buchner con un papel de filtro Whatman® de grado 3 unido a un matraz de vacío. Los sólidos filtrados se lavaron después en agua tibia (50 °C) y se filtraron por segunda vez usando el mismo procedimiento anteriormente indicado. Los sólidos se secaron en un horno a 80 °C.
El filtrado (correspondiente a la quinta corriente de productos en la Figura 1B) se evaporó para reducir el volumen hasta un punto en el que la concentración de sodio (Na) alcanzó una concentración de 70 g/L. Se llevó a cabo una evaporación a 95 °C. A continuación, la solución se ajustó a pH 9,5 utilizando NaOH al 50% en peso. Después, la solución se mezcló y se enfrió a 10 °C, y se precipitó decahidrato de sulfato de sodio (Na2SO4-10H2O) de la solución. La solución se separó del precipitado utilizando un embudo Buchner con un papel de filtro Whatman® de grado 3 unido a un matraz de vacío. A continuación, los sólidos filtrados se lavaron en una solución básica, pH 9,5, y se filtraron por segunda vez usando el mismo procedimiento anteriormente indicado. Luego, los sólidos se secaron al vacío para producir sulfato de sodio (Na2SO4) anhidro.
El filtrado (correspondiente a la sexta corriente de productos en la Figura 1B) se evaporó para reducir el volumen hasta un punto en el que la concentración de litio (Li) alcanzó una concentración de 11 g/L. Se preparó una solución de carbonato de sodio (Na2CO3) saturada con una concentración de 430 g/L y se calentó a 90 °C. La solución de Na2CO3 se añadió al filtrado de tal modo que el carbonato (CO32-) correspondiera a 1,25 veces el requisito estequiométrico para precipitar el Li. La mezcla del filtrado y Na2CO3 se mezcló a 95 °C durante 6 horas. La solución se separó del precipitado utilizando un embudo Buchner con un papel de filtro Whatman® de grado 3 unido a un matraz de vacío. Los sólidos filtrados se lavaron luego en agua caliente (70 °C) y se filtraron por segunda vez utilizando el mismo procedimiento anteriormente indicado. Los sólidos se secaron en un horno a 80 °C. La precipitación tuvo una
recuperación del 90% y produjo un producto de LÍ2CO3 crudo con una pureza del 89% para ser purificado posteriormente.
El proceso de Na2SO4 se repitió para eliminar el resto de Na2SO4 del filtrado.
Ejemplo 4 - Sistema/aparato ejemplar
La Figura 2 es una ilustración esquemática de acuerdo con una realización ejemplar del aparato y sistema de la presente solicitud. La Figura 2 ilustra un aparato 1 para llevar a cabo la reducción de tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión que comprende un alojamiento 2 configurado para contener un líquido 4 de inmersión, una primera rampa 6 (tolva) de alimentación que tiene una abertura 8 dispuesta en la misma para recibir materiales de batería de un primer tipo 10 en el alojamiento 2, un primer dispositivo 12 de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento 2 para recibir materiales de batería de un primer tipo 10 desde la primera rampa 6 de alimentación para producir una reducción de tamaño de los materiales de batería de un primer tipo 10 y formar un primer material 14 de batería de tamaño reducido, y un segundo dispositivo 16 de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento 2 para recibir el primer material 14 de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo 12 de trituración sumergible y producir una mayor reducción de tamaño en el primer material 14 de batería de tamaño reducido con el fin de formar un segundo material 18 de batería de tamaño reducido. Un segundo material 18 de batería de tamaño reducido puede salir del aparato como una corriente de salida de materiales en una dirección, por ejemplo como indica la flecha en la Figura 2, y/o ser recibido y procesado adicionalmente por aparatos y/o sistemas y/o procesos adicionales aguas abajo. En esta realización ejemplar, los materiales de batería del primer tipo 10 son baterías recargables de iones de litio de formato grande tal como se han descrito más arriba (por ejemplo, baterías de iones de litio que miden aproximadamente hasta 5000 mm x 2000 mm x 1450 mm de tamaño o baterías de automóviles eléctricos). El primer material 14 de batería de tamaño reducido en la realización ejemplar mostrada tiene un tamaño de partícula inferior a aproximadamente 400 mm. En esta realización ejemplar, tanto el primer dispositivo 12 de trituración sumergible como el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible consisten en trituradoras de varios árboles.
Con referencia a la Figura 2, está prevista una primera rampa 6 de alimentación para suministrar materiales de batería de un primer tipo 10 a un primer dispositivo 12 de trituración sumergible con el fin de formar un primer material 14 de batería de tamaño reducido. Está previsto un transportador sumergible 22 para recibir y suministrar un primer material 14 de batería de tamaño reducido a un segundo dispositivo 16 de trituración sumergible con el fin de formar un segundo material 18 de batería de tamaño reducido. El segundo material 18 de batería de tamaño reducido en la realización ejemplar mostrada tiene un tamaño de partícula inferior a aproximadamente 100 mm. En el esquema mostrado en la Figura 2, el transportador sumergible 22 es un transportador de cadena autolimpiante que tiene un elemento 21 de recogida que consiste en una tubería, en donde la tubería define un lado abierto o una ranura opuesta a la parte inferior del transportador sumergible, lo que permite que los materiales de menor tamaño caigan a través de la abertura/ranura y se recojan en el tubo. Estos materiales de menor tamaño se pueden aspirar o bombear a aparatos/sistemas/procesos aguas abajo.
Con referencia a la Figura 2, está prevista una segunda rampa 24 (tolva) de alimentación que tiene una abertura 26 dispuesta en la misma para recibir materiales de batería de un segundo tipo 28 en el alojamiento 2. En el esquema mostrado en la Figura 2, el alojamiento 2 comprende una rampa 27 de suministro para suministrar los materiales de batería del segundo tipo 28 procedentes de la segunda rampa 24 de alimentación directamente al segundo dispositivo 16 de trituración sumergible. El segundo dispositivo 16 de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño del primer material 14 de batería de tamaño reducido así como de los materiales de batería de un segundo tipo 28. En esta realización ejemplar, los materiales de batería de un segundo tipo 28 son baterías recargables de iones de litio de formato pequeño, tal como se han descrito más arriba. En esta realización ejemplar, los materiales de batería de un segundo tipo 28 son de un tamaño reducido en relación con los materiales de batería de un primer tipo 10.
El aparato comprende además una salida para descargar el material triturado producido por el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible, en las proximidades de la salida del segundo dispositivo 16 de trituración sumergible, en donde el material triturado 18 descargado se puede llevar a uno o más dispositivos de trituración opcionalmente sumergibles y/o a otros sistemas y procesos aguas abajo.
La Figura 2 también ilustra un sistema ejemplar 100 para llevar a cabo la reducción de tamaño de materiales de batería en condiciones de inmersión que comprende componentes tal como se ha descrito con respecto al aparato 1 resumido más arriba en combinación con un líquido 4 de inmersión. El sistema 100 comprende un primer dispositivo 12 de trituración sumergible para recibir materiales de batería de un primer tipo 10 y producir una reducción del tamaño de éstos con el fin de formar un primer material 14 de batería de tamaño reducido, un segundo dispositivo 16 de trituración sumergible para recibir un primer material 14 de batería de tamaño reducido y producir una reducción adicional del tamaño del mismo con el fin de formar un segundo material 18 de batería de tamaño reducido, y un líquido 4 de inmersión para sumergir en el mismo el primer dispositivo 12 de trituración sumergible, el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible, el primer material 14 de batería de tamaño reducido y el segundo material 18 de batería de tamaño reducido. En esta realización ejemplar, los materiales de batería del primer tipo 10 son baterías recargables de iones de litio de formato grande, tal como se han descrito más arriba. El primer material 14 de batería de tamaño
reducido en la realización ejemplar mostrada en la Figura 2 tiene un tamaño de partícula inferior a aproximadamente 400 mm.
Con referencia a la Figura 2, el sistema ejemplar 100 comprende un transportador sumergible 22 para suministrar un primer material 14 de batería de tamaño reducido procedente de un primer dispositivo 12 de trituración sumergible a un segundo dispositivo 16 de trituración sumergible, en donde el primer dispositivo 12 de trituración sumergible, el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible, el primer material 14 de batería de tamaño reducido y el segundo material 18 de batería de tamaño reducido y el transportador sumergible 22 se sumergen en un líquido 4 de inmersión. En esta realización ejemplar, el transportador sumergible 22 es un transportador de cadena autolimpiante tal como se ha descrito más arriba y el segundo material 18 de batería de tamaño reducido tiene un tamaño de partícula inferior a unos 100 mm.
En el esquema mostrado en la Figura 2 del sistema ejemplar 100, un primer dispositivo 12 de trituración sumergible produce una reducción de tamaño en un material de batería de un primer tipo 10 mediante cizalladura para formar un primer material 14 de batería de tamaño reducido, y un segundo dispositivo 16 de trituración sumergible produce por cizalladura una reducción adicional del tamaño del primer material 14 de batería de tamaño reducido para formar un segundo material 18 de batería de tamaño reducido que se sumerge en el líquido 4 de inmersión. En esta realización ejemplar, tanto el primer dispositivo 12 de trituración sumergible como el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible consisten en trituradoras de varios árboles tal como se han descrito más arriba.
Con referencia a la Figura 2, sistema ejemplar 100 comprende un primer sistema 30 de suministro para suministrar materiales de batería de un primer tipo 10 a un primer dispositivo 12 de trituración sumergible. Un primer sistema 30 de suministro en el esquema mostrado en la Figura 2 comprende una primera rampa 6 (tolva) de alimentación para suministrar los materiales de batería del primer tipo 10 al primer dispositivo 12 de trituración sumergible. En el esquema mostrado en la Figura 2, el sistema ejemplar 100 comprende además un segundo sistema 32 de suministro configurado para suministrar materiales de batería de un segundo tipo 28 directamente a un segundo dispositivo 16 de trituración sumergible para formar un material triturado 34 sumergido en un líquido 4 de inmersión. El material triturado 34 se combina con el segundo material 18 de batería de tamaño reducido y es de un tamaño similar. El segundo sistema 32 de suministro comprende una segunda rampa 24 de alimentación y rampa 27 de suministro. En esta realización ejemplar, los materiales de batería de un segundo tipo 28 son baterías de iones de litio de formato pequeño que tienen un tamaño reducido en relación con los materiales de batería de un primer tipo 10, que son baterías de iones de litio de formato grande.
Con referencia a la Figura 2, el sistema ejemplar 100 puede comprender un tercer dispositivo de trituración (no mostrado) para recibir los materiales (18/34) de batería triturados desde el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible, en donde el tercer dispositivo de trituración es opcionalmente sumergible en líquido 4 de inmersión y produce una reducción del tamaño de los materiales (18/34) de batería triturados recibidos desde el segundo dispositivo 16 de trituración sumergible. Por lo tanto, el material triturado que sale del segundo dispositivo 16 de trituración sumergible se puede procesar adicionalmente a través de sistemas y/o procesos adicionales aguas abajo. Por ejemplo, se puede integrar un tercer dispositivo de trituración con otros sistemas para el procesamiento adicional de materiales de batería triturados adicionales. El sistema puede comprender además un cuarto dispositivo de trituración para recibir materiales de batería triturados desde el tercer dispositivo de trituración opcionalmente sumergible, tal como se ha descrito más arriba con respecto al aparato.
La Tabla 14 proporciona los criterios de diseño mecánico para una realización de un aparato/sistema para llevar a cabo la reducción del tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión.
Ejemplo 5 - Validación física del sistema/aparato
Se llevó a cabo una prueba piloto para la reducción del tamaño del material de batería utilizando una Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en las Figuras 3(a), 3(b) y 3(c) con el fin de reducir el tamaño de las baterías cilíndricas de iones de litio mediante trituración/cizalladura.
La Figura 3(a) es una imagen de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada, que es una trituradora de dos árboles que ha sido modificada para operar bajo condiciones de inmersión. Como se puede ver en la Figura 3(a), la trituradora modificada comprende una rampa (tolva) de alimentación para suministrar baterías al sistema/aparato, una parte de accionamiento (motor) acoplada operativamente a una parte de trituración para triturar las baterías y un depósito de inmersión dispuesto debajo de la parte de trituración que, junto con la parte de trituración de la trituradora, forma un alojamiento para contener un líquido de inmersión. La rampa/tolva de alimentación se ha modificado con respecto a las especificaciones originales de fábrica para acortarla un poco. Además se han añadido sellos herméticos alrededor del árbol de accionamiento, así como en el área donde la rampa/tolva de alimentación está conectada a la parte de trituración, para evitar fugas de líquido de inmersión en la parte del árbol de accionamiento (motor) de la trituradora, así como para evitar fugas de líquido de inmersión al exterior de la trituradora. El depósito de inmersión incluye un drenaje para drenar el líquido de inmersión después de la trituración. La Figura 3(b) es una imagen del panel de control y eléctrico de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en la Figura 3(a). La Figura 3(c) es una imagen de la parte de trituración de la Franklin-Miller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en la Figura 3(a). La Figura 3(d) es una imagen de la parte de trituración de la FranklinMiller Taskmaster TM8500 Shredder™ modificada mostrada en la Figura 3(a), que muestra la parte de trituración sumergida en el líquido de inmersión.
Para la prueba piloto, primero se sumergieron y descargaron baterías de iones de litio totalmente cargadas en una solución de NaCl al 10%. Las baterías probadas eran baterías cilíndricas de iones de litio de formato pequeño de química de níquel-manganeso-cobalto (NMC) y baterías de iones de litio de química de níquel-cobalto-aluminio (NCA), con unas dimensiones aproximadas de 69,6 mm x 18,1 mm y una masa de aproximadamente 50 g. Se preparó un líquido de inmersión añadiendo Ca(OH)2 a una solución hasta que el pH de la solución llegó a aproximadamente 12. Luego se trituraron lotes de 10 baterías de iones de litio en un volumen de 31 L de líquido de inmersión que se vertió en el depósito de inmersión, y se sumergió la parte de trituración de la trituradora. Durante la prueba piloto no se produjo una cantidad apreciable de polvo o gas por la reducción del tamaño de la batería, lo que confirmó que los aparatos y sistemas descritos en la presente memoria proporcionan ventajas particulares sobre los aparatos y sistemas de reducción de tamaño conocidos.
La concentración de fluoruro del producto triturado mostrado en la Figura 4(a) se probó usando una sonda de iones. Los resultados del análisis mostraron una concentración media de fluoruro acuoso de 1,3 a 3,4 ppm, dependiendo del tipo de batería triturada (1,3 para baterías de níquel-manganeso-cobalto/NMC y 3,4 para níquel-cobaltoaluminio/NCA). Se trituró un lote separado de 20 baterías de NCA en el mismo volumen de solución que el primer lote. El producto triturado también se analizó y tenía una concentración de fluoruro acuoso de 5,74 ppm. Esta baja concentración de fluoruro es un buen indicador de que el nivel de fluoruro se puede manejar a través de adición de Ca(OH)2 a la solución neutralizante.
Como se muestra en la Figura 4(a), el material de batería que sale de la trituradora sumergida tenía un tamaño medio de partícula de aproximadamente 40 mm con un sola pasada a través de la trituradora, que es representativo de la salida esperada del segundo dispositivo de trituración sumergible de acuerdo con un realización de la presente solicitud. Una fracción del material de batería salió de la trituradora como un material de batería en capas con partes internas de batería de iones de litio no liberadas consistentes en múltiples capas de cátodo, lámina de cátodo, separador, ánodo y lámina de ánodo unidas al exterior de la carcasa de acero. El material de batería triturado se separó en fracciones de tamaño de partículas grandes, pequeñas y finas, comprendiendo la fracción de tamaño de partículas grande el material de batería en capas mostrado en la Figura 4(a). El material de batería en capas, como se muestra en la Figura 4(a), se trituró después en la trituradora por segunda vez, lo que liberó las partes internas de la batería de iones de litio en capas para producir partículas con un tamaño medio de aproximadamente 8 mm o menos, como se muestra en la Figura 4( b).
La fracción de tamaño de partícula pequeña combinada (de la separación original y resultante de la trituración de la fracción de tamaño de partícula grande) se granuló en un granulador seco (unidad Econogrind), que produjo un material de batería con un tamaño de partícula medio aún más reducido, como se muestra en la Figura 4(c). El material de partículas finas arriba indicado se tamizó de las fracciones de partículas grandes y pequeñas a través de un tamiz de malla metálica con aberturas de 500 gm que luego se filtró como se muestra en la Figura 4(d). El material de partículas finas se mantuvo para combinarlo con el material de masa negra antes de la lixiviación.
Si bien las baterías primero se sumergieron y descargaron en una solución de NaCl al 10% antes de la trituración de las baterías en una solución de Ca(OH)2 , un experto en la materia entendería que el mismo líquido de inmersión podría utilizarse tanto para la descarga como para la trituración. Otras opciones para líquidos de inmersión se describen en las secciones anteriores.
Tabla 1: Pronóstico potencial de componentes de baterías de iones de litio gastadas de formato pequeño y grande,
2025 y 2030
Tabla 2: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para las etapas de reducción del tamaño de alimentación de la Fase 1 de acuerdo con los Procesos 1 y 2
Tabla 3: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la separación magnética y la separación por corrientes de Foucault de la Fase 2 del Proceso 1
'
' '
'
'
Tabla 4: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la Fase 2 de lixiviación y CCD del Proceso 1.
La Tabla 5 delinea la química de reacción para la etapa de lixiviación de la Fase 2 según los parámetros de simulación del proceso IDEAS del Proceso 1 y el Proceso 2.
Tabla 6: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la preparación del producto intermedio de la Fase 2 del Proceso 1
Tabla 7: Parámetros de diseño ejemplares para la preparación del producto final de la Fase 3 del Proceso 1
Tabla 8: Química de reacción para la preparación del producto final de la Fase 3, según la simulación del proceso IDEAS del Proceso 1
Tabla 9: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la separación/depuración magnética de la Fase 2 y la separación densimétrica opcional del Proceso 2
Tabla 10: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la lixiviación de la Fase 2 del Proceso 2.
Tabla 11: Diseño ejemplar y parámetros de simulación del proceso IDEAS para la preparación del producto intermedio de la Fase 2 del Proceso 2
Tabla 12: Parámetros de diseño ejemplares para la preparación del producto final de la Fase 3 del Proceso 2
Tabla 13: Química de reacción para la preparación del producto final de la Fase 3 del Proceso 2, según la simulación del proceso IDEAS
Tabla 14: Criterios de diseño mecánico para una realización de un aparato/sistema para llevar a cabo la reducción de tamaño de los materiales de batería en condiciones de inmersión
Todas las publicaciones, patentes y solicitudes de patente mencionadas en esta Memoria Descriptiva son indicativas del nivel de capacitación de los expertos en la materia a la que se refiere esta solicitud y se incorporan aquí por referencia en la misma medida que si cada publicación, patente o solicitud de patente individual estuviera indicada específica e individualmente para ser incorporada por referencia.
Habiéndose descrito así la presente solicitud, será obvio que la misma se puede variar de muchas maneras. Dichas variaciones no deben considerarse como una desviación del alcance de la presente solicitud, y está previsto que todas las modificaciones que serían obvias para un experto en la técnica estén incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (3)
1. Un aparato (1) para llevar a cabo una reducción de tamaño de materiales de batería en condiciones de inmersión, que comprende:
- un alojamiento (2) configurado para contener un líquido (4) de inmersión;
- una primera rampa (6) de alimentación que define una abertura (8) en la misma para recibir materiales de batería de un primer tipo (10) en el alojamiento (2);
- una segunda rampa (24) de alimentación que define una abertura (26) en la misma para recibir materiales de batería de un segundo tipo (28) en el alojamiento (2);
- un primer dispositivo (12) de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento (2) para recibir los materiales de batería del primer tipo (10) desde la primera rampa (6) de alimentación, en donde dicho primer dispositivo (12) de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño de los materiales de batería del primer tipo (10) con el fin de formar un primer material (14) de batería de tamaño reducido;
- un segundo dispositivo (16) de trituración sumergible dispuesto dentro del alojamiento (2) para recibir el primer material (14) de batería de tamaño reducido desde el primer dispositivo (12) de trituración sumergible, en donde el segundo dispositivo (16) de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño adicional en el primer material (14) de batería de tamaño reducido con el fin de formar un segundo material (18) de batería de tamaño reducido; y
- medios para suministrar los materiales de batería del segundo tipo (28) desde la segunda rampa (24) de alimentación directamente al segundo dispositivo (16) de trituración sumergible;
en donde el segundo dispositivo (16) de trituración sumergible está configurado para producir una reducción de tamaño en los materiales de batería del segundo tipo (28).
2. El aparato de la reivindicación 1, en donde el primer dispositivo (12) de trituración sumergible se selecciona entre una trituradora de varios árboles, un molino de martillos, una trituradora de mandíbula, una trituradora de cono o una trituradora de rodillos; y/o el segundo dispositivo (16) de trituración sumergible se selecciona entre una trituradora de varios árboles o un granulador.
3. El aparato de la reivindicación 1,
en donde los materiales de batería del primer tipo (10) y los materiales de batería del segundo tipo (28) consisten en baterías recargables de iones de litio, y
en donde los materiales de batería del segundo tipo (28) tienen un tamaño reducido en relación con los materiales de batería del primer tipo (10).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762512460P | 2017-05-30 | 2017-05-30 | |
| US201862669205P | 2018-05-09 | 2018-05-09 | |
| PCT/CA2018/050640 WO2018218358A1 (en) | 2017-05-30 | 2018-05-30 | A process, apparatus, and system for recovering materials from batteries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2914831T3 true ES2914831T3 (es) | 2022-06-16 |
Family
ID=64454152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES18808940T Active ES2914831T3 (es) | 2017-05-30 | 2018-05-30 | Un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (6) | US11077452B2 (es) |
| EP (4) | EP4050701A1 (es) |
| JP (3) | JP2020522617A (es) |
| KR (4) | KR102085848B1 (es) |
| CN (3) | CN116525991A (es) |
| AU (6) | AU2018276326B2 (es) |
| CA (7) | CA3209667A1 (es) |
| ES (1) | ES2914831T3 (es) |
| HR (1) | HRP20220731T1 (es) |
| PL (1) | PL3535803T3 (es) |
| WO (1) | WO2018218358A1 (es) |
Families Citing this family (99)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9541330B2 (en) | 2013-07-17 | 2017-01-10 | Whirlpool Corporation | Method for drying articles |
| US9784499B2 (en) | 2013-08-23 | 2017-10-10 | Whirlpool Corporation | Appliance for drying articles |
| US9410282B2 (en) | 2013-10-02 | 2016-08-09 | Whirlpool Corporation | Method and apparatus for drying articles |
| US9645182B2 (en) | 2013-10-16 | 2017-05-09 | Whirlpool Corporation | Method and apparatus for detecting an energized E-field |
| US9605899B2 (en) * | 2015-03-23 | 2017-03-28 | Whirlpool Corporation | Apparatus for drying articles |
| JP6759882B2 (ja) * | 2016-09-05 | 2020-09-23 | 住友金属鉱山株式会社 | ニッケル、コバルトを含有する溶液の製造方法 |
| US10680295B2 (en) * | 2017-07-21 | 2020-06-09 | Icreate Limited | System and method for separating battery cell cores |
| CA3076688C (en) | 2017-09-28 | 2021-01-19 | Dominique Morin | Lithium-ion batteries recycling process |
| KR20210031459A (ko) * | 2018-07-10 | 2021-03-19 | 바스프 에스이 | 폐 리튬 이온 전지의 재활용 방법 |
| EP3670686A1 (en) * | 2018-12-21 | 2020-06-24 | A.C.N. 630 589 507 Pty Ltd | Battery recycling process |
| BR112021014122A2 (pt) * | 2019-01-18 | 2021-09-21 | St-Georges Eco-Mining Corp. | Método de recuperação mineral |
| CN109967212A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-05 | 毅康科技有限公司 | 一种废旧锂电池的拆解回收装置 |
| CN110433911B (zh) * | 2019-08-27 | 2021-09-03 | 葛新芳 | 一种石油焦破碎过滤装置 |
| CN111003736B (zh) * | 2019-11-08 | 2022-10-04 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 锂离子电池电解液综合处理方法 |
| WO2021093773A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 清大国华环境集团股份有限公司 | 一种工业废盐资源化处理方法和设备 |
| US11316214B2 (en) * | 2019-12-20 | 2022-04-26 | Yau Fu Industry Co., Ltd. | Waste lithium battery recovery system |
| US11482737B2 (en) * | 2020-01-03 | 2022-10-25 | Dowa Eco-System Co., Ltd. | Method for recovering valuable material from lithium ion secondary battery |
| CN115210391A (zh) * | 2020-03-02 | 2022-10-18 | 锂电池循环有限公司 | 一种处理多个废旧的磷酸铁锂电池的方法 |
| WO2021201151A1 (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 国立大学法人京都大学 | リチウムイオン二次電池を失活化する方法 |
| JP7348130B2 (ja) * | 2020-04-24 | 2023-09-20 | Ｊｘ金属株式会社 | 金属含有溶液中のマグネシウムイオン除去方法及び、金属回収方法 |
| JP2023529249A (ja) * | 2020-06-08 | 2023-07-10 | アセンド エレメンツ，インコーポレイテッド | 再生された電池におけるアノードの回収 |
| US20230257850A1 (en) * | 2020-07-01 | 2023-08-17 | Garrison Minerals, Llc | Novel Systems And Methods Of Reductive-Acid Leaching Of Spent Battery Electrodes To Recover Valuable Materials |
| US11316208B2 (en) | 2020-07-08 | 2022-04-26 | American Hyperform, Inc. | Process for recycling cobalt and nickel from lithium ion batteries |
| US10995014B1 (en) | 2020-07-10 | 2021-05-04 | Northvolt Ab | Process for producing crystallized metal sulfates |
| DE102020118418A1 (de) | 2020-07-13 | 2022-01-13 | Duesenfeld Gmbh | Akkumulator-Entladevorrichtung zum Entladen von Akkumulatoren und Verfahren zum Entladen einer Mehrzahl an Akkumulatoren |
| WO2022032345A1 (en) * | 2020-08-12 | 2022-02-17 | Resource Conservation and Recycling Corporation Pty Ltd | Process for recovering values from batteries |
| CN111871494B (zh) * | 2020-08-18 | 2021-08-31 | 上海建工四建集团有限公司 | 一种钢筋混凝土废料处理装置 |
| EP4200927A4 (en) | 2020-08-24 | 2024-06-05 | Green Li-Ion Pte. Ltd. | METHOD FOR REMOVING IMPURITIES IN THE RECYCLING OF LITHIUM-ION BATTERIES |
| CN112138753A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-29 | 湖南金凯循环科技有限公司 | 一种锂电池回收碾压破碎装置 |
| CN112357899B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-04-22 | 湖南金源新材料股份有限公司 | 一种废旧磷酸铁锂电池的综合回收利用方法 |
| JP2022094152A (ja) * | 2020-12-14 | 2022-06-24 | Ｊｘ金属株式会社 | リチウムイオン電池廃棄物の処理方法 |
| CN112756104B (zh) * | 2020-12-28 | 2023-01-13 | 湖南邦普循环科技有限公司 | 一种废旧锂电池的湿法分选工艺及其应用 |
| CN112736314B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-06-21 | 广东省科学院资源综合利用研究所 | 一种废旧三元锂电池正负电极材料的物理分选回收方法 |
| MX2023007672A (es) | 2020-12-31 | 2023-07-07 | Cytec Ind Inc | Recuperacion de iones de metal mezclados de las soluciones acuosas. |
| CN112864486B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-04-19 | 陈妹妹 | 一种废旧锂离子电池的安全放电方法 |
| US11492267B2 (en) * | 2021-02-02 | 2022-11-08 | Storagenergy Technologies Inc. | Methods and processes for flame-assisted direct recycling and upcycling of spent cathode materials |
| US20220271355A1 (en) * | 2021-02-19 | 2022-08-25 | Uchicago Argonne, Llc | Recovery of contaminant free battery materials |
| US20220267877A1 (en) * | 2021-02-24 | 2022-08-25 | Sherritt International Corporation | Co-Processing of Copper Sulphide Concentrate with Nickel Laterite Ore |
| KR102317034B1 (ko) * | 2021-02-28 | 2021-10-26 | 주식회사 비티에스이엔지 | 리튬이온 폐배터리의 대용량 처리용 비폭발식 분쇄공정 및 소재 분별 시스템 |
| PL245392B1 (pl) * | 2021-03-30 | 2024-07-15 | Global Recycling Solar Solutions Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia | Urządzenie do utylizacji akumulatorów litowych |
| CN113042508B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-06-10 | 郑州科技学院 | 一种电子科技产品处理回收装置 |
| JP2024516955A (ja) * | 2021-04-14 | 2024-04-18 | メッツォ フィンランド オーワイ | リチウムイオン電池材料からの金属の抽出 |
| US20220344735A1 (en) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Hyo Soo AHN | Separation method of black powder of automotive waste secondary battery |
| CA3219909A1 (en) * | 2021-05-28 | 2022-12-01 | Timothy George JOHNSTON | System and method for recovering plastic from battery materials |
| US11978880B2 (en) | 2021-06-01 | 2024-05-07 | GM Global Technology Operations LLC | Electrochemical exchange for the fabrication of a layered anode material |
| KR102334865B1 (ko) * | 2021-07-16 | 2021-12-03 | 에스아이에스 주식회사 | 폐리튬이차전지 일괄처리시스템 |
| KR102334855B1 (ko) * | 2021-07-16 | 2021-12-03 | 에스아이에스 주식회사 | 폐리튬이차전지 일괄처리시스템 |
| KR20230018563A (ko) * | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 전해액 추출 시스템 및 방법 |
| CA3227491A1 (en) * | 2021-08-03 | 2023-02-09 | Li-Cycle Corp. | System and method for recovering metal from battery materials |
| US11931701B2 (en) | 2021-08-06 | 2024-03-19 | Lithium Ark Holding B.V. | Production of lithium hydroxide and lithium carbonate |
| CN113644333B (zh) * | 2021-08-11 | 2022-07-29 | 华南师范大学 | 一种回收电池中电解液的装置和方法 |
| KR102414319B1 (ko) * | 2021-08-13 | 2022-06-30 | 주식회사 비티에스이엔지 | 리튬이온 2차 전지 폐배터리 비폭발 분쇄장치 |
| US11909016B2 (en) | 2021-08-24 | 2024-02-20 | American Hyperform, Inc. | Recycling process for isolating and recovering rare earth metals and nickel hydroxide from nickel metal hydride batteries |
| WO2023034971A1 (en) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | Comstock Ip Holdings Llc | Lithium battery recycling process, apparatus, and system for the production of black mass |
| CN113941424A (zh) * | 2021-09-03 | 2022-01-18 | 界首市南都华宇电源有限公司 | 一种用于废旧锂电池的回收处理设备 |
| CN113731607B (zh) * | 2021-09-07 | 2022-08-09 | 派尔森环保科技有限公司 | 一种废旧锂电池破碎系统及其工艺 |
| CN113732026B (zh) * | 2021-09-24 | 2022-05-31 | 常州市创佳干燥科技有限公司 | 新能源电池干燥机系统 |
| US12034144B2 (en) * | 2021-09-27 | 2024-07-09 | GM Global Technology Operations LLC | Solid-state synthesis for the fabrication of a layered anode material |
| CN115971203A (zh) * | 2021-10-14 | 2023-04-18 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 含锂废物处理装置 |
| US11389805B1 (en) * | 2021-10-18 | 2022-07-19 | Phiston Technologies, Inc. | Method and apparatus for HDD and electronic waste disposal |
| KR102399347B1 (ko) * | 2021-10-28 | 2022-05-19 | 주식회사 리켐텍 | 리튬화합물 제조시 발생하는 폐슬러지를 이용한 고순도 수산화아파타이트 제조방법 |
| KR102432594B1 (ko) * | 2021-10-28 | 2022-08-16 | 주식회사 리켐텍 | 리튬화합물 제조 공정시에 부산되는 Ca-P슬러지와 인산용액을 이용한 수산화아파타이트 합성방법 |
| JP7472406B2 (ja) * | 2022-01-17 | 2024-04-22 | グリーン リチウム－イオン プライベート リミテッド | リン酸鉄リチウム電池の再利用処理 |
| WO2023154741A2 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | Comstock Ip Holdings Llc | Reactive phase separation of black mass from lithium-ion battery recycling and methods |
| US11876195B1 (en) | 2022-02-10 | 2024-01-16 | NDSL, Inc. | Mitigating distribution of debris associated with a catastrophic failure of a battery cell |
| US20230304128A1 (en) * | 2022-02-23 | 2023-09-28 | Green Li-Ion Pte. Ltd. | Processes and systems for purifying and recycling lithium-ion battery waste streams |
| CN114434136B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-10-10 | 湖南金凯循环科技股份有限公司 | 一种具有拆解机构的动力电池组拆解设备 |
| DE102022105190A1 (de) | 2022-03-04 | 2023-09-07 | No Canary GmbH | Recyclingverfahren für Bestandteile elektrochemischer Energiespeicher sowie Recyclingeinrichtung dafür |
| DE102023201763A1 (de) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | Primobius GmbH | Verfahren und Anlage zur Gewinnung von Grafit |
| WO2023186891A1 (de) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | Primobius GmbH | Verfahren und anlage zur gewinnung von grafit |
| WO2023186890A1 (de) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | Primobius GmbH | Verfahren und anlage zur gewinnung von grafit |
| WO2023186889A1 (de) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | Primobius GmbH | Verfahren und anlage zur gewinnung von grafit |
| US11932554B2 (en) | 2022-04-11 | 2024-03-19 | American Hyperform, Inc. | Method of recovering high nickel content cathode material from recycled lithium ion and nickel metal hydride batteries |
| DE102022203761A1 (de) | 2022-04-13 | 2023-10-19 | REELEMENTS GmbH | Verfahren sowie Anlage zum Recycling von Batterie-Zellen oder Teilen hiervon |
| TW202400813A (zh) | 2022-04-18 | 2024-01-01 | 新加坡商綠色鋰離子私人有限公司 | 用於自鋰離子電池組回收鋰之方法及系統 |
| US20230339003A1 (en) | 2022-04-21 | 2023-10-26 | SOLARCYCLE, Inc. | Solar module recycling and testing |
| KR102450852B1 (ko) * | 2022-04-29 | 2022-10-07 | (주)에코프로머티리얼즈 | 폐전지 친환경 재활용을 위한 파쇄시스템 |
| US20230383377A1 (en) * | 2022-05-27 | 2023-11-30 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Hydrometallurgical process for lithium-ion battery waste recycling |
| US11682801B1 (en) * | 2022-06-08 | 2023-06-20 | Aleon Renewable Metals, Llc. | Processes for recycling spent catalysts, recycling rechargeable batteries, and integrated processes thereof |
| KR102634881B1 (ko) * | 2022-06-21 | 2024-02-07 | 제이에스테크 주식회사 | 수산화리튬 분말 제조 시스템 및 이를 이용한 수산화리튬 분말 제조 방법 |
| CN115332659A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-11 | 广东邦普循环科技有限公司 | 废旧锂离子电池水下破碎回收电解液的方法 |
| WO2024057307A1 (en) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Bromine Compounds Ltd. | Precursor preparation from recycled rechargeable batteries |
| US20240145803A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-02 | Agr Lithium Inc. | Method and system for separating black mass from electrodes of spent lithium ion batteries |
| WO2024107207A1 (en) * | 2022-11-18 | 2024-05-23 | Ascend Elements, Inc. | Lithium recovery from lithium-ion batteries |
| WO2024118655A2 (en) * | 2022-11-28 | 2024-06-06 | The University Of Akron | Lithium-ion battery recycling via customizable systems and methods |
| KR102552186B1 (ko) * | 2022-12-22 | 2023-07-07 | 동신대학교산학협력단 | 하이브리드 복합용매를 이용한 리튬 이차전지의 양극합재 분리 및 양극활물질 회수 방법 |
| KR20240107039A (ko) | 2022-12-29 | 2024-07-08 | 태형물산 주식회사 | 소형 폐 전기·전자제품의 안정적 파쇄를 위한 파쇄방법 및 이를 위한 파쇄장치 |
| JP2024098432A (ja) * | 2023-01-10 | 2024-07-23 | 株式会社デンソー | シリーズ電源 |
| GB2626611A (en) | 2023-01-30 | 2024-07-31 | Materials Proc Institute | Process |
| CN116281918B (zh) * | 2023-03-09 | 2024-03-29 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种退役磷酸铁锂黑粉全组分精细分离回收的方法 |
| CN116073003B (zh) * | 2023-03-13 | 2023-07-14 | 广东金晟新能源股份有限公司 | 一种用于三元锂电池单体电芯的残余电量放电装置 |
| KR102629812B1 (ko) | 2023-04-12 | 2024-01-29 | 이나금 | 폐전지 파쇄 장치 |
| KR102669234B1 (ko) * | 2023-10-05 | 2024-05-27 | 주식회사 알디솔루션 | 폐전지로부터 유가금속을 회수하기 위한 시스템 및 방법 |
| CN117096550B (zh) * | 2023-10-19 | 2024-01-26 | 珙县华洁危险废物治理有限责任公司成都分公司 | 一种湿法锂电池隔膜中含油废膜的滴液回收方法 |
| CN117101866B (zh) * | 2023-10-23 | 2023-12-19 | 泸州聚购科技发展有限公司 | 一种重晶石微粒筛选二氧化硅装置及其分选方法 |
| KR102689686B1 (ko) * | 2023-11-10 | 2024-07-30 | 주식회사 솔리온 | 냉각수를 이용한 폐 리튬이온 배터리 리사이클링 시스템 및 이를 이용한 리사이클링 방법 |
| CN117427740B (zh) * | 2023-12-20 | 2024-02-13 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | 一种地质岩土勘探样品的破碎装置 |
| KR102684377B1 (ko) * | 2024-02-29 | 2024-07-12 | (주)이에프씨 | 폐배터리팩 해체 수거 시스템 |
| CN118060299B (zh) * | 2024-04-25 | 2024-06-21 | 湖南金阳石墨烯研究院有限公司 | 一种废弃电池负极石墨的回收方法 |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1083116A (en) * | 1975-05-12 | 1980-08-05 | Entoleter, Inc. | Rotary processing apparatus |
| JP3080606B2 (ja) * | 1998-03-11 | 2000-08-28 | アサカ理研工業株式会社 | 非水電解液電池の不活性化装置 |
| US5992774A (en) * | 1998-03-16 | 1999-11-30 | Insun Company, Ltd. | Method and system for recycling construction waste articles |
| CA2319285A1 (en) * | 2000-09-13 | 2002-03-13 | Hydro-Quebec | A method for neutralizing and recycling spent lithium metal polymer rechargeable batteries |
| EP1333522A1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-08-06 | Batrec Industrie AG | Method of and apparatus for storage and handling of objects comprising alkali metals, such as alkali metal containing batteries |
| JP4492222B2 (ja) * | 2004-06-21 | 2010-06-30 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム電池処理方法 |
| KR100637680B1 (ko) * | 2005-04-01 | 2006-10-24 | 메탈화학(주) | 폐리튬 이차전지로부터 코발트 파우더의 회수장치 및회수방법 |
| US7618438B2 (en) | 2005-05-17 | 2009-11-17 | St. Jude Medical Puerto Rico Llc | Tissue puncture closure device with disengagable automatic tamping system |
| JP5142352B2 (ja) * | 2005-08-12 | 2013-02-13 | 株式会社高井製作所 | 液中磨砕装置及び液中磨砕システム |
| JP4892925B2 (ja) | 2005-10-25 | 2012-03-07 | 住友金属鉱山株式会社 | リチウムイオン電池からの有価金属回収方法 |
| JP4909907B2 (ja) | 2006-02-02 | 2012-04-04 | 川崎重工業株式会社 | リチウム二次電池から有価物質を回収するための回収方法及び回収装置 |
| EP2406843B1 (en) * | 2009-03-13 | 2015-08-19 | Wayne C. Stevens | Battery recycling |
| DE102009027179A1 (de) * | 2009-06-25 | 2010-12-30 | SB LiMotive Company Ltd., Suwon | Verfahren zur sicheren Zerkleinerung von Lithium-Ionen-Batterien |
| JP5422495B2 (ja) * | 2010-02-23 | 2014-02-19 | 株式会社日立製作所 | 金属回収方法及び透析装置 |
| KR101220149B1 (ko) * | 2011-02-17 | 2013-01-11 | 한국지질자원연구원 | 폐배터리로부터 유가금속 황산용액의 제조방법 및 양극활물질의 제조방법 |
| JP2012204242A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 電池処理装置 |
| DE102011082189B4 (de) | 2011-09-06 | 2014-03-20 | Ford Global Technologies, Llc | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors |
| DE102011082187B4 (de) * | 2011-09-06 | 2021-07-08 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Zerkleinerung von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) enthaltenden Batterien |
| FR2979756B1 (fr) | 2011-09-07 | 2013-10-04 | Commissariat Energie Atomique | Procede de recyclage de batteries au lithium et/ou d'electrodes de telles batteries |
| US8616475B1 (en) * | 2013-06-18 | 2013-12-31 | Retriev Technologies Incorporated | Recovery of lithium ion batteries |
| IL227550A0 (en) * | 2013-07-18 | 2013-12-31 | S G B D Technologies Ltd | Systems and methods for underwater processing of minerals |
| US8882007B1 (en) * | 2013-11-21 | 2014-11-11 | Retriev Technologies Incorporated | Process for recovering and regenerating lithium cathode material from lithium-ion batteries |
| JP6070898B2 (ja) * | 2014-04-21 | 2017-02-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 廃乾電池からの有価成分の回収方法および回収設備 |
| CN107002171A (zh) | 2014-09-30 | 2017-08-01 | 捷客斯金属株式会社 | 锂离子电池废料的浸出方法、及来自于锂离子电池废料的金属的回收方法 |
| JP6375258B2 (ja) | 2015-03-31 | 2018-08-15 | Ｊｘ金属株式会社 | 金属混合水溶液からの金属の除去方法 |
| DK3320577T3 (da) | 2015-07-06 | 2020-12-21 | Attero Recycling Pvt Ltd | Fremgangsmåde til genvinding af metaller fra brugte li-ionbatterier |
| CN205429109U (zh) * | 2016-03-16 | 2016-08-03 | 宁夏瑞银有色金属科技有限公司 | 一种用于处理废旧铅酸蓄电池的预破碎机 |
| CN205808106U (zh) * | 2016-07-07 | 2016-12-14 | 天能集团（河南）能源科技有限公司 | 一种智能化废旧铅酸蓄电池回收用熔铅炉 |
| CN106129515B (zh) | 2016-08-24 | 2019-01-04 | 安徽永恒动力科技有限公司 | 蓄电池极板固废淋酸铅泥的回收和利用方法及系统 |
| CN206082718U (zh) * | 2016-09-14 | 2017-04-12 | 深圳市天舵科技有限公司 | 一种废旧锂电池高效分选回收设备 |
| CN206229440U (zh) * | 2016-11-29 | 2017-06-09 | 池州市富华粉体科技有限公司 | 一种水冷式破碎装置 |
-
2018
- 2018-05-30 KR KR1020197017596A patent/KR102085848B1/ko active IP Right Grant
- 2018-05-30 CA CA3209667A patent/CA3209667A1/en active Pending
- 2018-05-30 KR KR1020227032360A patent/KR102536295B1/ko active IP Right Grant
- 2018-05-30 CA CA3096116A patent/CA3096116C/en active Active
- 2018-05-30 EP EP22160836.7A patent/EP4050701A1/en active Pending
- 2018-05-30 PL PL18808940T patent/PL3535803T3/pl unknown
- 2018-05-30 KR KR1020207006150A patent/KR102412404B1/ko active IP Right Grant
- 2018-05-30 JP JP2019566646A patent/JP2020522617A/ja active Pending
- 2018-05-30 CA CA3192933A patent/CA3192933A1/en active Pending
- 2018-05-30 CA CA3209658A patent/CA3209658A1/en active Pending
- 2018-05-30 CN CN202310486758.XA patent/CN116525991A/zh active Pending
- 2018-05-30 CA CA3096120A patent/CA3096120A1/en active Pending
- 2018-05-30 US US16/461,158 patent/US11077452B2/en active Active
- 2018-05-30 ES ES18808940T patent/ES2914831T3/es active Active
- 2018-05-30 AU AU2018276326A patent/AU2018276326B2/en active Active
- 2018-05-30 CN CN202310486755.6A patent/CN116454446A/zh active Pending
- 2018-05-30 EP EP18808940.3A patent/EP3535803B1/en active Active
- 2018-05-30 CA CA3043947A patent/CA3043947A1/en active Pending
- 2018-05-30 EP EP22160940.7A patent/EP4050702A1/en active Pending
- 2018-05-30 EP EP22160833.4A patent/EP4050700A1/en active Pending
- 2018-05-30 WO PCT/CA2018/050640 patent/WO2018218358A1/en unknown
- 2018-05-30 KR KR1020227020829A patent/KR102487361B1/ko active IP Right Grant
- 2018-05-30 HR HRP20220731TT patent/HRP20220731T1/hr unknown
- 2018-05-30 CN CN201880049583.3A patent/CN110945711B/zh active Active
- 2018-05-30 CA CA3209653A patent/CA3209653A1/en active Pending
-
2020
- 2020-04-06 AU AU2020202401A patent/AU2020202401B2/en active Active
- 2020-06-25 US US16/912,243 patent/US10919046B2/en active Active
- 2020-06-25 US US16/912,235 patent/US10960403B2/en active Active
- 2020-11-24 US US17/103,616 patent/US11135595B2/en active Active
- 2020-11-25 US US17/105,477 patent/US11273453B2/en active Active
-
2021
- 2021-12-08 AU AU2021282464A patent/AU2021282464B2/en active Active
- 2021-12-08 AU AU2021282465A patent/AU2021282465B2/en active Active
- 2021-12-08 AU AU2021282459A patent/AU2021282459B2/en active Active
- 2021-12-08 AU AU2021282470A patent/AU2021282470B2/en active Active
-
2022
- 2022-02-01 US US17/590,352 patent/US20220152626A1/en active Pending
-
2023
- 2023-01-27 JP JP2023010933A patent/JP7477216B2/ja active Active
- 2023-01-27 JP JP2023010936A patent/JP7482558B2/ja active Active
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2914831T3 (es) | Un proceso, aparato y sistema para recuperar materiales de baterías | |
| KR102701451B1 (ko) | 배터리로부터 물질을 회수하기 위한 방법, 장치 및 시스템 |