[發明專利]一種利用電弧爐回收廢舊車用電池中鋰金屬的方法

有效

• 申請號: 201610211238.8
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105846006B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李征征;田吉平;陳啟斌;王強
• 申請（專利權）人: 江門市長優實業有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B7/00;C22B26/12
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 岳龍

技術領域

本發明涉及資源回收和環境保護技術領域，尤其是利用電弧爐回收廢舊車用電池中鋰金屬的方法。

背景技術

隨著世界經濟的快速增長，人們對汽車的需求越來越大，因此能源危機和環境污染已成為當今各國普遍面臨的兩大問題，而大力發展新能源汽車是解決問題的主要方法之一，其技術核心就是動力電池。鋰離子電池因其高安全性、高比能量且綠色環保和成本低而得到廣泛應用，特別是在電動汽車、微電子器件和航天工業領域更是獨具優勢。當前，我國的電池產業正在迅速發展，到2015年，電動汽車累計銷售達50萬輛，預計2020年達500萬輛，同時，我國的純電動車和混合動力車動力電池的報廢累計量也將會達到12～17萬噸，但是我國電池的回收率卻不足2％，如果沒有規范的電池回收體系和先進的回收技術，這些電池勢必將導致資源浪費以及巨大環境危害。

目前，報廢鋰離子電池回收處理技術主要著眼于鎳、銅和稀土元素等金屬的回收，而金屬鋰回收的文獻相對較少，具體工藝有火法和濕法兩類。

火法工藝則是將鋰離子電池和硫酸鹽或其他鹽類進行焙燒處理，在焙燒后，電池中的鋰可轉化成可溶性鹽，最后加入沉淀劑進行回收。工藝路線中涉及堿浸，酸浸，焙燒等步驟，較為繁瑣。濕法工藝包括拆解，分選，浸出，沉淀等步驟，其優點是各組分均得到有效回收，處理所得產品的純度通常較高。但是濕法回收工藝流程往往過于復雜，且浸出液及殘渣具有腐蝕性及毒性，若處理不當，易引起更為嚴重的二次污染。另外，在浸出后，也可通過加入離子篩進行吸附回收，如中國專利CN 1451771A中報道可得到較高的吸附率，但是，其離子篩合成較難，而且對離子篩的質量要求高，此法適用于實驗室研究，并不合適工業大生產。

目前碳酸鋰的制備工藝主要分為礦石提取和鹽湖鹵水提取兩大類，如果通過回收鋰制備碳酸鋰方法，不但投入成本高，而且技術難度大，容易造成二次污染，所以不利于工業化的實現。因此，尋求一種更好地回收鋰的工藝方法無疑具有很好的發展前景。

發明內容

本發明目的在于提供一種利用電弧爐回收廢舊車用電池中鋰金屬的方法，得到一種操作簡單，成本低，經濟效益好的回收方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用電弧爐回收廢舊車用電池中鋰金屬的方法，包括放電處理、拆解、電芯粗破和熔煉工序，具體步驟如下：

放電處理：將回收的電池放入電解液中，使電池中殘余電量充分放凈；由于電池帶電切割粗破容易發生爆炸，因此粗破前必須進行放電處理；

拆解：用切割刀沿至電池頂部小于1.5cm處切割，將切割后的電池打開，分離電芯和電池殼體，其中電池殼體回收處理；

電芯粗破：采用剪切破碎、沖擊破碎、劈裂破碎、研磨破碎、彎曲破碎和開孔中的一種或一種以上的方法對電芯進行處理；由于報廢電池是密封體系并且電池內部具有電解液等，若將電芯直接進行干式熔融處理，存在爆炸的危險，因此，需要采用破碎或開孔的方法處理電芯，使電芯在熔煉處理過程中可以排氣，避免爆炸；

熔煉工序是指將經過粗破的電芯置于電弧爐中進行熔煉，具體操作步驟如下：

1)將粗破后的電芯置于電弧爐中，升溫至1400-1500℃，反應30-60min；

2)向電弧爐中加入熔劑和碳粉，繼續反應30-45min，得到含Co和/或Ni的合金、爐渣及飛灰；

3)在熔煉過程中利用旋風除塵器收集飛灰，加入去離子水溶解，過濾去除不溶物，得到濾液；

4)向步驟3)得到的濾液中加鹽酸，調節pH值至4，沉淀生成，過濾；

5)向步驟4)得到的濾液中加入飽和Na₂CO₃溶液，得到產物Li₂CO₃；反應中加入的電芯、熔劑和碳粉，其各組分按總重量百分比計為，電芯74-83％，熔劑12-16％，碳粉5-10％。

優選的，熔劑為Fe和SiO₂的組合物，且按重量比計，0.4≤Fe/SiO₂≤0.7。

優選的，所述的電解液是NaOH、NaCl、KOH和KCl中的一種或一種以上。

優選的，電芯在電弧爐熔煉的過程中需吹氧，有效供氧強度為1-1.35m³/t·min。

本發明的有益效果：