[發明專利]一種從廢舊含鈷鋰離子電池回收鈷銅鐵的方法

在審

• 申請號: 202010981331.3
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112176190A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 魏永剛;霍進達;王華;李博;周世偉
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B7/04;C22B15/00;C22B23/02;H01M10/54
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種從廢舊含鈷鋰離子電池回收鈷銅鐵的方法，屬于冶金技術領域。本發明所述方法利用轉爐銅熔渣的顯熱及既有渣系，以及廢舊含鈷鋰離子電池中負極碳材料及鋁箔載流體的高溫還原特性，實現自還原熔煉，減少渣中磁性鐵含量，降低渣粘度，將渣中氧化態銅及電池熱解產物氧化鈷還原，實現銅渣貧化及廢舊鋰離子電池回收相結合的自還原熔煉，獲得銅鈷鐵合金，產出低含銅貧化渣。本發明所述方法操作簡單，適應性強，且可根據需要處理與銅渣性質相似的渣系，便于綜合回收Cu、Co、Fe等金屬元素。

技術領域

本發明涉及一種從廢舊含鈷鋰離子電池回收鈷銅鐵的方法，屬于冶金技術領域。

背景技術

鋰離子電池自商業化以來，以優異的綜合性能廣泛應用于電動工具、電動車/汽車、軍事裝備、航空航天等諸多領域，根據其應用場景可分為動力、消費及儲能三種。隨著鋰離子電池的發展，其應用越加廣泛，電池中鈷鋰等主要成分的價格不斷上漲，使得其成本成為阻礙擴展到可再生資源應用領域的主要因素。廢舊鋰離子電池的無害化處理及電池中有價成分的循環利用問題需得到社會的重視。

全球對鋰離子電池的需求一直處于增長的趨勢，2019年1-9月，全國電池制造業的主要產品中，鋰離子電池產量為108.3億只。電池的消費量逐年上升，其回收壓力隨之增大。到2020年底，世界廢舊鋰離子電池數量預計達250億只即50萬噸，廢舊鋰離子電池中含有多種有價金屬元素，若直接將鋰離子電池填埋處理，會對環境造成極大破壞。電池中的電極材料、電解液等難以在自然環境中自我降解，而會與環境中其他物質發生水解、氧化等反應，造成鎳、鈷、錳等重金屬離子污染、氟污染及有機物污染。若直接進行焚燒處理，會釋放出二惡英和巧喃等致癌性劇毒物質。

目前工業上針對廢舊鋰離子電池的回收方法主要有物理分選、濕法回收和火法回收三種。近年來，國內外研究學者在廢舊鋰離子電池回收方面進行了許多相關研究，但主要集中在濕法回收尋找經濟高效的浸出劑及其相關工序的不斷改進，其缺點在于難以處理成分復雜、多規格的廢舊電池。申請號為202010182830.6的專利提出了一種利用廢舊三元鋰離子電池回收制備三元正極材料的方法，但忽略了負極碳的回收工作，且回收再生的正極材料電化學性能與未曾利用的正極材料之間仍存在差距。物理分選類主要表現在對專業回收箱的改進，申請號為201911115179.4的專利提出了一種鋰離子電池回收裝置，對工業上的鋰離子電池機械回收中的碾碎裝置進行了改進，物理分選過程涉及重選、篩分、磁選等多個核心設備，其工藝流程長，且處理量往往受到限制。申請號為201910086817.8的專利提出了一種廢舊鋰離子電池回收處理系統及一種廢舊鋰離子電池回收處理方法，即利用高溫熱解廢舊鋰離子電池所產生的裂解廢氣進入干法回轉爐燒成中作為其燃料氣使用，干法回轉爐燒成產生的高溫煙氣進入熱解裝置的外換熱器，作為熱解爐的熱源，二者相互提供熱源，做到了熱解廢舊鋰離子電池的熱能的有效利用，有一定的實用價值，但未考慮到直接利用其它工業熱能。

火法煉銅工藝中會產生大量的爐渣，渣含銅1％-8％，且含有高達40％-50％的渣含鐵，工業上目前采用選礦或火法貧化，以降低渣中銅含量，但都集中在對金屬銅的回收，對渣中鐵等有價金屬的回收及工藝研究較少。火法煉銅工藝中會產生大量的爐渣，渣含銅1％-8％，且含有高達40％-50％的渣含鐵，工業上目前采用選礦或火法貧化，以降低渣中銅含量，但都集中在對金屬銅的回收，對渣中鐵等有價金屬的回收及工藝研究較少。據統計，我國現已存放超過1.2億噸的銅渣，且每年新增超過千萬噸銅渣，如此龐大的渣量占用土地、污染環境，給人類社會發展進步帶來沉重負擔。

轉爐銅渣具有熱量高、渣含銅高、磁性鐵含量高的“三高”特點，往往需要外加還原劑進行貧化或進行緩冷選礦回收渣中銅，前者工藝簡單，熱態渣可直接利用，但尾渣中銅含量往往高達0.5％-1.0％，銅回收率低；后者基建投資大，工藝流程復雜，渣需緩冷，熱量難以利用，且不能回收渣中Ni、Co等金屬元素。因此，必須研發綜合高效的銅渣回收方法。

發明內容