[發明專利]一種從廢舊三元鋰離子電池正極材料回收有價金屬的方法

有效

• 申請號: 201811025619.2
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN110872648B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 范川林;朱慶山;楊海濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B5/14;C22B26/12;C22B47/00;C22B23/00;C22B15/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;張紅生

本發明公開了一種從廢舊三元鋰離子電池正極材料回收有價金屬的方法，所述方法包括流態化還原工序、冷卻工序、水浸提鋰工序、蒸發結晶工序、轉化提錳工序和稀酸浸出工序。在本方法中，廢舊三元鋰離子電池正極材料經過流態化還原，實現物相和結構的轉變，得到還原熱料；還原熱料經換熱冷卻之后送水浸提鋰工序，冷卻得到還原粉料中的鋰進入水溶液體系，通過液固分離得到提鋰粉料和氫氧化鋰溶液，溶液蒸發結晶得到氫氧化鋰；提鋰粉料經轉化提錳得到氫氧化錳和提錳粉料，提錳粉料通過稀酸浸出得到含鎳鈷銅的浸出液和氫氣，氫氣返回流態化還原工序，浸出液送回收鎳鈷銅等。本方法具有流程短，能耗低，環境友好，產品附加值高等優點。

技術領域

本發明屬于廢舊鋰離子電池正極材料回收領域，特別涉及一種從廢舊三元鋰離子電池正極材料回收有價金屬的方法。

背景技術

傳統燃油汽車需要消耗大量的化石燃料，而且產生的汽車尾氣含有固體懸浮微粒、一氧化碳、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等污染物，危害人體健康的同時，還會對人類生活的環境產生不利影響。近年來，鋰離子電池技術獲得重要突破，新能源汽車進入了快速發展期。我國已經成為當今世界上最大的鋰離子電池生產、消費和出口國，預計2020年動力鋰離子電池的需求量將達到125Gwh，報廢量將達到2.2Gwh，約50萬噸。三元鋰離子電池因其能量高、穩定性強，成為動力電池的主流。由于廢舊三元鋰離子電池正極材料含有鎳、鈷、錳、銅等重金屬，如果不采用合理的手段收回，不僅污染環境而且浪費資源，也制約新能源汽車的持續發展。

目前國內廢舊三元鋰離子電池正極材料多采用浸出—凈化—萃取的工藝進行回收處理，金屬鋰在酸溶過程中隨著鎳、鈷、錳、銅等一起進入溶液中，經萃取提出鎳、鈷、銅之后，絕大部分鋰留在萃取液中。此時萃取液中所含的鋰濃度極低，回收困難。中國專利CN201010605151.1采取多級逆流萃取的方式處理含鋰萃取液，得到高濃度的鋰萃取液，用于制備鋰鹽。中國專利CN201010523257.7采用酸浸除雜，加入氟鹽沉淀得到氟化鋰。但是這兩種方法均是先提取鎳鈷錳，最后提取鋰，工藝流程長，得到的鋰鹽產品純度低。為了提高鋰的回收效率，優化工藝流程，一些科研人員提出先提取鋰，后提取鎳鈷銅等其他金屬，并申請了相關專利。中國專利CN201610479966.7將廢舊鋰離子電池正極材料與碳還原劑混合，在馬弗爐中焙燒，然后鼓入二氧化碳水浸，得到碳酸氫鋰溶液，用于制備碳酸鋰產品。浸出渣送氨浸或氧化酸浸提取鈷、鎳、錳等其他元素。該工藝先提取金屬鋰，然后再提取其他有價元素，較其他工藝有了很大改進。但是該工藝由于采用固體還原劑容易引入新的雜質，固定床焙燒存在傳質傳熱效率低，反應不均勻，不利于大規模工業生產等問題。

綜上所述，現有的廢舊三元鋰離子電池正極材料回收技術存在流程長，體系復雜，鋰提取困難等問題，固定床還原提鋰工藝存在傳質傳熱效率低，反應不均勻，使用的固體還原劑容易引入雜質等問題。因此，通過工藝技術創新，開發從廢舊三元鋰離子電池正極材料回收有價金屬的技術具有重要的意義。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提出了一種從廢舊三元鋰離子電池正極材料回收有價金屬的方法。本方法具有流程短，能耗低，環境友好，產品附加值高等優點。

為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種從廢舊三元鋰離子電池正極材料回收有價金屬的方法，所述方法包括流態化還原工序1、冷卻工序2、水浸提鋰工序3、蒸發結晶工序4、轉化提錳工序5和稀酸浸出工序6六個工序，具體按以下步驟進行：

1)廢舊三元鋰離子電池正極材料經過流態化還原工序，實現物相和結構的轉變，還原尾氣送處理，還原熱料進入冷卻工序；

2)在冷卻工序，還原熱料經過熱介質換熱得到冷卻還原粉料，一部分冷卻還原粉料返回流態化還原工序移出多余的熱量，另一部分冷卻還原粉料送水浸提鋰工序，通過熱介質從冷卻工序換出的熱量送蒸發結晶工序；