[發(fā)明專利]從火法回收鋰電池產(chǎn)生的爐渣中提取鋰的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711272420.5
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108063295B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹乃珍;鄧紅云;嚴(yán)新星;高潔;徐川;何霞
• 申請（專利權(quán)）人: 天齊鋰業(yè)股份有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 武森濤

本發(fā)明涉及從火法回收鋰電池產(chǎn)生的爐渣中提取鋰的方法，屬于能源材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供從火法回收鋰電池產(chǎn)生的爐渣中提取鋰的方法。該方法以鹽酸浸取，并在合適的溫度條件下真空干燥除去鋁，再將除鋁渣浸出，通過在浸出液中加入硫酸鋰，使大量的氯化鈣沉淀，再通過納濾膜將溶液中的一價鋰與二價離子分離，一價鋰溶液濃縮，可以處理成鋰鹽產(chǎn)品，二價離子溶液經(jīng)堿化除雜后返回前段浸出，堿化渣可用于提取有價金屬元素鎳、鈷、錳。本發(fā)明的方法可以從鋁、鈣含量較高的爐渣中提取鋰元素，同時還能提取爐渣中的鎳鈷錳等有價金屬元素，使?fàn)t渣經(jīng)濟價值最大化，且工藝條件簡單，可操作性強，能大批量處理爐料，工業(yè)上易于實現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從火法回收鋰電池產(chǎn)生的爐渣中提取鋰的方法，屬于能源材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，消費類電子產(chǎn)品、電動車和電網(wǎng)儲能三大領(lǐng)域得到迅猛發(fā)展，對鋰離子電池的發(fā)展起了巨大推動作用。隨著鋰離子電池在市場投放數(shù)量越來越多和市場上鋰離子電池逐步完成生命周期，廢舊鋰離子電池數(shù)量將會愈來愈多，廢舊鋰離子電池的回收處理勢在必行。廢舊鋰離子電池的回收不僅可以避免對環(huán)境造成污染，也可以緩解資源需求和供應(yīng)之間的矛盾，減緩對鋰資源的擔(dān)憂。

鋰離子電池回收技術(shù)可分為濕法回收和火法回收。濕法是以無機酸溶液將廢舊電池中的各有價成分浸出后，再以絡(luò)合交換法、堿煮－酸溶法、酸溶－萃取－沉淀法等加以回收。火法主要是通過高溫焚燒分解去除起黏結(jié)作用的有機物，以實現(xiàn)鋰電池組成材料間的分離，同時可使電池中的金屬及其化合物氧化、還原并分解，在其以蒸氣形式揮發(fā)后，用冷凝等方法將其收集。在火法處理廢舊鋰離子電池過程中，電池和助熔劑(氧化鈣、氧化硅)一起高溫熔融，其中的鈷和鎳被回收，負(fù)載金屬鋁箔和助熔劑則生成了新的、不穩(wěn)定的物相—硅鋁酸鹽，主要包括硅鋁酸鈉鈣和硅鋁酸鋰鉀，這也是從火法回收鋰電池產(chǎn)生的爐渣(以下簡稱爐渣)的主要成分。鋰電池中的鈷和鎳，由于提取價值較高而被優(yōu)先提取；鋰的提取工藝復(fù)雜，成本較高，因此提取鈷鎳后的爐渣通常作為建筑材料使用。將爐渣作為廢料銷往建筑工業(yè)制作水泥，將會導(dǎo)致其中寶貴的鋰資源的浪費。

目前，國內(nèi)外對爐渣的處理技術(shù)僅有少量的相關(guān)報道。

專利WO2011141297 A1公開了一種將電池火法產(chǎn)生的爐渣運用于建筑材料的方法，主要步驟如下：降低含鋰合金冶煉溫度，得到金屬相與富鋰爐渣，分離、冷卻、凝固爐渣，霧化粉碎爐渣≤1mm，將粉末爐渣作為建筑材料添加劑添加至混凝土生產(chǎn)前工序。該方法利用爐渣帶鋰特性減少混泥土中堿金屬的反應(yīng)，解決了電池火法回收中產(chǎn)生爐渣的利用問題，但沒有將其中的鋰元素提煉出來，沒有使?fàn)t渣經(jīng)濟價值最大化。

專利CN103219561 A提到了從錳酸鋰電池冶煉爐渣中提取鋰的一種方法，主要步驟如下：將錳酸鋰電池正極片于300～600℃加熱1～4h，然后分離鋁箔，得到錳酸鋰正極材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的混合物。混合物于1000～1200℃煅燒1～3h，然后造球；造球后的混合物與碳質(zhì)還原劑、硅石、石灰按重量比100:18～22:13～17:14～18混勻，電爐冶煉1～3h，得到錳硅合金和爐渣；爐渣酸浸得到含鋰溶液，再加入碳酸鈉溶液沉淀，過濾，得到碳酸鋰。該方法工藝較為復(fù)雜，且在實驗前步驟中已經(jīng)分離鋁箔，因此冶煉爐渣中鋁含量低，該專利所提供的方法不適用于含鋁量較高的爐渣。