[發(fā)明專利]利用含鋰廢料制備高純碳酸鋰的系統(tǒng)及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810916900.9
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN110817908A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔京;江洋洋;黃偉;李海濤;李忠于;賀向坡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化南京化工研究院有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

本發(fā)明屬于廢棄資源化利用領(lǐng)域，涉及含鋰廢料回收循環(huán)利用制備高純碳酸鋰，實現(xiàn)鋰資源的高附加值化利用。對含鋰廢料通過萃取技術(shù)、降膜蒸發(fā)器技術(shù)、超濾膜技術(shù)、離子交換技術(shù)、超重力機技術(shù)、脈沖控制技術(shù)、沉鋰結(jié)晶控制技術(shù)等系列技術(shù)，從而獲得高純碳酸鋰，工藝過程連續(xù)可控、提取收率高、生產(chǎn)成本低，資源化利用程度高，易于工業(yè)化，實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟的目的，并最終達到環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含鋰廢料回收利用制備高純碳酸鋰的方法，主要應(yīng)用于廢舊鋰離子電池資源化回收利用，如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸錳鐵鋰、鎳鈷二元、鎳錳二元、鈷錳二元、鎳鈷錳三元、鎳鈷鋁三元電池等。

背景技術(shù)

由于新能源汽車的快速發(fā)展，2017年中國鋰電池市場規(guī)模達到92.8GWh,同比增長37.5%，預(yù)計到2020年市場規(guī)模將超過200GWh，達到216GWh。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，動力電池已經(jīng)成為鋰電池行業(yè)最強勁的增長點，2017年市場規(guī)模為52.6GWh，滲透率達到56.7%，預(yù)計2020年將達到69.9%。2014年以來，我國新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，動力電池會在5~6年后退役，商用車動力電池2-3年就會退役，因此2018年將進入退役期，預(yù)計到2020年中國退役量將達到20GWh。磷酸鐵鋰電池將在2018年迎來退役高速增長期，預(yù)計到2021年退役量將達到20GWh，而再生利用量將超過6萬噸。三元動力電池在2023年將成為退役主流，退役量超過20GWh，三元鋰電池的再生利用量在2023年超過8萬噸。

隨著新能源汽車市場的迅猛發(fā)展，鋰離子動力電池的報廢量將大幅增加。廢舊鋰電池回收處理成為再生資源，鋰離子動力電池主要由正極、負極、隔膜、電解液組成。典型的鋰離子動力電池中含有鈷、鋰、銅、鋁、鎳、鐵等有價金屬，其中銅、鋰、鈷、鎳主要存在于正極材料中，市場上廢舊的鋰電池每年數(shù)以千萬噸產(chǎn)生，回收處理這些廢舊鋰電池有極高的商業(yè)價值。目前廢舊的鋰電池種類繁多，有磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、手機鋰電池、18650型鋰電池、電動汽車鋰電池等大量的廢棄鋰電池。廢舊鋰離子動力電池若回收處理不當，不僅金屬資源回收率不高，造成資源的浪費，還將造成環(huán)境污染，其中廢舊鋰離子電池的資源化回收利用已成為電子廢棄物回收利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。CN1019425695公開了一種從廢舊鋰離子電池及廢舊極片中回收鋰的方法，通過拆解、破碎、堿溶解、酸浸出、化學(xué)除雜，氟鹽沉淀浸出鋰，得到氟化鋰產(chǎn)品，但存在問題是產(chǎn)品質(zhì)量低、鋰的總收率低等缺點。

廢舊鋰電池資源化回收可生產(chǎn)出鎳、鈷、錳及鋰鹽，以及三元正極材料及前驅(qū)體，直接用于鋰電池電芯制造，具有構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)的重大意義，能有效收回鋰電池成本，具有較強的經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中回收處理成本高、工藝流程較長、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、鋰資源回收率低等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含鋰廢料回收循環(huán)利用制備高純碳酸鋰的方法。

為此，采用如下技術(shù)方案：利用含鋰廢料制備高純碳酸鋰的系統(tǒng)，其特征在于它包括：

萃取浸出單元，將含鋰廢料與萃取劑進行浸出，得到萃取液，使鋰離子與其他鎳、鈷、錳離子分離；

沉鋰反應(yīng)單元，將來自萃取浸出單元的富集鋰液加入碳酸鈉溶液，產(chǎn)生碳酸鋰沉淀物，經(jīng)過濾分離后得到碳酸鋰粗品；

氫化反應(yīng)單元，將來自沉鋰反應(yīng)單元的粗品與水配成漿料，通入二氧化碳氣體，得到碳酸氫鋰澄清液；

離子交換單元，將來自氫化反應(yīng)單元的碳酸氫鋰澄清液進行離子交換，實現(xiàn)陰陽離子的深度處理；

純化精制單元，將來自離子交換單元的溶液通過加入絡(luò)合劑、膜分離技術(shù)進行純化液精制；

噴霧干燥單元，將來自純化精制單元的純化液通過噴霧干燥，得到高純碳酸鋰。