[發(fā)明專利]通過泡沫浮選法從回收的電化學(xué)電池和電池組中分離材料的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180034145.8
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102985187A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T.W.埃利斯
• 申請（專利權(quán)）人: RSR科技股份有限公司
• 主分類號: B03D1/02
• 分類號: B03D1/02;H01M6/52;H01M10/54
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 秦劍

背景技術(shù)

電化學(xué)電池和電池組(electrochemical?cells?and?batteries)的回收利用在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面均很重要。目前，超過98%的鉛酸電池得到回收利用。可充電和不可充電的零售電池(consumer?cells)，例如，利用鋰離子、鋅-碳、鋅-堿性化學(xué)品的紐扣，D，C，AA和AAA型電池也期望得到回收利用。

目前，回收方法中火法精煉占主導(dǎo)地位。火法冶金工藝從環(huán)境保護(hù)方面來講不是最佳的，因為它們會導(dǎo)致二氧化碳的排放，并產(chǎn)生廢料，如熔渣和浮渣。由于火法冶金技術(shù)的高能量強度，這些廢材料的再加工方法的成本也很高昂。

在目前的回收實踐中，廢電池組和電池首先送去進(jìn)行破碎或粉碎操作，在那里經(jīng)過機械粉碎。通過沉降/漂浮操作，從碾碎的電池中除去在電池殼體中使用的聚合物材料，其中，由于密度差異，低密度塑料從其他材料中漂浮出來。在鉛酸電池的情況下，該糊狀物隨后經(jīng)火法冶金操作處理，其中該材料在化學(xué)還原氣氛中加熱至>1000℃。在該操作中，鉛基化合物(即，PbSO₄，PbO₂，PbO)被化學(xué)還原為金屬鉛，其被移除并進(jìn)一步冶金精煉。這些是能量非常密集的工藝，特別根據(jù)這樣的事實，即在該操作過程中產(chǎn)生的大量鉛重新轉(zhuǎn)化為制造新的鉛酸電池所用的鉛氧化物。

碳作為電化學(xué)活性材料存在于諸多電池中，如鋰離子電池中的陽極，或作為改性劑以改善在電化學(xué)活性材料中的導(dǎo)電性，或向電池添加電容元件從而改善充電/放電性能。當(dāng)使用火法冶金回收技術(shù)時，所述碳會導(dǎo)致過量的二氧化碳排放，和導(dǎo)致難以保持用于有效冶煉的適當(dāng)CO₂/CO比例。對這些電池的常規(guī)火法和濕法冶金回收工藝，也往往致使碳失活，而使之不適合再用于制造新電池組。

在回收過程中，碳的存在也會限制浸出、靜電和密度驅(qū)動的分離工藝的有效性。這在回收鉛酸和非鉛酸電池(例如，鋰離子，鎳-金屬氫化物和鋅基電池)中都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。具體而言，在浸出的情況下，其中化學(xué)活性溶液被用于回收和分離金屬物質(zhì)，碳能夠形成膠體懸浮液，其從該工藝中除去溶浸劑(leachant)。碳可被濕法冶金操作中使用的試劑污染，使得難以通過環(huán)保的方式進(jìn)行處置。因此，在回收電池之前除去碳是有益的。

雖然泡沫浮選法已在其他領(lǐng)域中使用，但在電池和電化學(xué)電池回收領(lǐng)域中并沒有應(yīng)用。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過在回收電池的過程中使用泡沫浮選技術(shù)分離某些化合物，能夠避免在現(xiàn)有回收工藝中使用的熱化學(xué)還原步驟。當(dāng)使用泡沫浮選工藝時，相比火法冶金工藝，適合再用于制造新的鉛基電化學(xué)電池的再生材料的制造成本可以減小。相比現(xiàn)有技術(shù)的火法冶金技術(shù)，由于減少或消除了不希望的排放，使用泡沫浮選回收技術(shù)也可以減少對環(huán)境的影響。當(dāng)通過泡沫浮選除去碳時，可避免與碳相關(guān)的缺點。特別是，由泡沫浮選分離的碳可以在電池制造中直接使用。同樣地，由泡沫浮選分離的其它電池材料也具有適合于在電池制造中直接使用的等級。

發(fā)明內(nèi)容

電池回收過程中使用泡沫浮選法分離材料。存在于鉛酸電池中的鉛化合物可使用泡沫浮選法回收利用。電池中的碳材料，也可以通過泡沫浮選法從電池材料中分離出來。

在本發(fā)明的實踐中，電池可經(jīng)過常規(guī)的破碎或粉碎操作。此操作后所留材料然后進(jìn)行泡沫浮選過程。泡沫浮選過程涉及操縱待分離材料的親水和疏水特性。當(dāng)用空氣引入該處理過的材料時，疏水性材料粘附在氣泡上并浮到表面，在那里它們可以除去。親水性材料留在溶液中或下沉。

更具體地說，本發(fā)明提供了一種電池回收過程中分離材料的改進(jìn)方法，包括(a)粉碎電池，(b)除去殼體材料，(c)在容器中，將所得的電池漿料懸浮于水中，(d)向該漿料中加入泡沫浮選劑，(e)向容器中引入空氣以制造泡沫，由此疏水材料被氣泡夾帶，和(f)使得所夾帶的材料漂浮到容器頂部以及使所夾帶的材料流出容器。

發(fā)明詳述

根據(jù)本發(fā)明，使用泡沫浮選法從廢電池和電化學(xué)電池中分離某些材料。正如在本申請中所使用的，提及的電池應(yīng)該被理解為包括所有類型的電池和電化學(xué)電池。本發(fā)明方法所包含的技術(shù)可以用于代替現(xiàn)有技術(shù)的火法冶金技術(shù)，這種現(xiàn)有技術(shù)由于成本、能源消耗和排放而對環(huán)境不太理想。

如上所述，在當(dāng)前的回收實踐中，廢電池組和電池首先被送去破碎操作，在那兒經(jīng)過機械粉碎。通過沉降/漂浮操作從破碎的電池中除去在電池殼中使用的聚合物材料，其中，由于密度差異，低密度塑料從其他材料浮選出來。在本發(fā)明的實踐中，可以采用這種初步粉碎和去除處理。之后殘余的材料進(jìn)行泡沫浮選分離。