[發明專利]一種利用玉米秸稈粉末回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法

在審

• 申請號: 202010324827.3
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111575484A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉春濤;王貴民;樊蕾
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B23/00;C22B26/12;H01M10/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用玉米秸稈粉末回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法。本發明所采用使用范圍較廣、使用量較多的鈷酸鋰電池作為原料。在有價金屬浸出過程中，以玉米秸稈粉末作為還原劑，檸檬酸作為浸出劑，將廢舊鈷酸鋰電池中的有價金屬進行浸出，再采用化學沉淀的方法，使有價金屬以金屬鹽的形式回收。這不僅實現了廢舊鋰電池無害化利用和金屬資源再利用，還將避免玉米秸稈造成的環境污染，同時為農作物廢物處理提供新思路。經檢測，在利用玉米秸稈的浸出過程中，鈷和鋰的浸出效率分別為85%和98%。查閱相關文獻及專利，還未發現與本回收方法相同的研究。

技術領域

本發明涉及一種利用玉米秸稈粉末回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，屬于固廢回收領域。本方法可實現多種廢物資源化，還可提高農業廢物的利用率，為處理農作物提供新思路。

背景技術

鋰電池在移動設備、個人電腦、電動汽車等領域的應用越來越廣泛。它們具有體積和重量適中、電化學性能優越等吸引人的特點，可能使它們成為優于其他電池(如鎳鎘電池、鋅/MnO2電池)的替代品。它們通常由貴重金屬/金屬氧化物、有機化學品、金屬外殼和塑料組成。這些廢舊里電池中通常含有有價值的材料，回收廢舊電池可能會帶來一定的經濟效益。據報道，到2020年，我國廢舊鋰電池的總量將超過250億。在正常使用狀態下，鋰電池的使用壽命僅有3年，屆時將會產生大量的廢舊鋰電池。然而，廢舊鋰電池中所含的重金屬和有毒有機物可能會對環境造成不利的影響。因此，考慮到環境保護和經濟效益，增加對廢舊鋰電池回收的需求是必要的。

目前，回收廢舊鋰電池的方法一般采用：預處理→集流體分離→有價金屬的浸出→有價金屬的回收。其中有價金屬的浸出起著關鍵的作用。所報道的浸出方式有：火法冶金法、濕法冶金法和生物冶金法。由于濕法冶金法具有能耗小、成本低、周期短、易操作等優點被廣泛使用。濕法冶金法是通過浸出劑與還原劑組成的浸出體系對有價金屬進行浸出。浸出劑主要分為有機浸出劑和無機浸出劑。由于有機浸出劑具有低污染、低危害以及低成本的優勢逐漸代替了無機浸出劑。還原劑類別則分無機還原劑、有機還原劑及生物質還原劑。在2003年報道以過氧化氫作為無機還原劑進行浸出，而過氧化氫具有易分解、成本高等缺點，則采用亞硫酸酸鈉和無機還原劑（抗壞血酸、葡萄糖）進行替代。在研究的過程中，廢茶葉和美國植物支桿生物質還原劑被報道出具有良好的浸出效率。

由于玉米秸稈的經濟效益較低，被大量閑置，并且玉米秸稈的處理單一，通常采用焚燒的方式進行處理。然而大量的玉米秸稈進行焚燒會造成區域內空氣質量嚴重污染，甚至造成霧霾現象，對人民的生產生活帶來嚴重威脅。生物質還原較于有機還原劑和無機還原劑來說，具有較大的發展前景和空間。無機還原劑和有機還原劑開發空間較窄，已經逐漸被舍棄。本發明采用玉米秸稈粉末作為還原劑，不僅提高廢物資源的利用率，更重要的是滿足環境友好型的要求。

發明內容

本發明方法是利用玉米秸稈粉末回收廢舊鋰電池中有價金屬，屬于固廢回收領域。具有資源化、無污染、成本低等優點。本發明方法利用玉米秸稈包含大量還原性基團的特點，可將廢舊鋰電池中難浸出的金屬離子還原為較易浸出的金屬離子，可得到令人滿意的結果，同時也增加了農業廢棄物處理手段，是一種低成本、高回收且有前景的回收方法。

本回收方法按一下步驟進行：

1.對廢舊鈷酸鋰電池進行預處理。使用飽和氯化鈉對其進行放電處理，當廢舊鋰電池內部電壓降到1.5伏以下時，采用人工拆解的方式，得到電極材料，并分離出正極材料。

2.將所得正極材料用剪刀剪成2×2cm大小的小片，放入三頸燒瓶中，并向其中注入200ml氮甲基吡咯烷酮淹沒正極材料，在80℃的條件下，加熱攪拌90min，將混合液放入超聲波清洗器中超聲清洗30min，可以觀察到正極材料中的活性物質與鋁箔完全脫離，回收鋁箔，并將得到溶液進行過濾，得到黑色粉末。將黑色粉末放入管式爐內煅燒4h去除剩余粘黏劑和乙炔黑等物質，得到的鈷酸鋰粉末研磨30min備用。