从含有锂的废弃物回收锂化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种从含有锂的废弃物回收锂化合物的方法，更为具体地，涉及一种锂回收方法，其利用包含锂、碳酸锂、锂复合金属氧化物或锂盐等的废弃物，将在锂离子电池的生产或废弃过程中产生的工艺污泥、废水污泥、正极活性物质、含有负极及正极的混合材料或废液等的废弃物与高纯度的碳粉末相混合，并在还原气氛中进行回收工艺，从而可以从所述废弃物中高纯度地分离出包含锂化合物的水溶液或如碳酸锂一样的锂化合物粉末。根据本发明专利技术，通过对含有锂的废弃物进行再利用，从而可以以高纯度的形式稳定地对作为有价金属的锂进行回收，并且可以防止环境污染，提高经济性，促进资源的有效利用。

【技术实现步骤摘要】
从含有锂的废弃物回收锂化合物的方法
本专利技术涉及一种从含有锂的废弃物回收锂化合物的方法，更为具体地，涉及一种锂回收方法，其利用包含锂、碳酸锂、锂复合金属氧化物或锂盐等锂的废弃物，将在锂离子电池的生产或废弃过程中产生的工艺污泥、废水污泥、正极活性物质、含有负极/正极的混合剂或废液等的废弃物与高纯度的碳粉末相混合，并在还原气氛中进行回收工艺，从而可以从所述废弃物高纯度地分离出包含锂化合物的水溶液或锂化合物粉末。
技术介绍
锂(Lithium)作为属于元素周期表第一族第二周期的碱金属元素，是用作核反应堆的控制棒、有机合成的触媒、还原剂、锂电池及各种合金的添加剂等的材料的稀有金属，其埋藏量并不丰富。尤其，其现状为，锂离子电池用于手机各种电子设备、国防工业或自动化系统、电动汽车产业以及航空产业领域，锂用作锂离子电池的主要材料，并且因其使用量逐渐增加的趋势，需求增加的同时也持续提出枯竭的可能性。此外，就锂而言，使用量增加的同时废弃量也在增加，但是含有锂的废弃物包含大量很难进行单纯废弃处理的环境有害物质，所以为了防止环境污染、促进资源的有效利用以及经济性，而要求开发对此进行再利用并回收锂的方案。但是，现有的再利用锂的技术主要局限于主要从废锂离子电池再利用的方法，并且所述技术限于溶胶-凝胶(sol-gel)法或利用酸的浸出法等。另外，韩国登记专利第10-1049937号公开了如下方法：将碳类物质添加到废锂二次电池的正极物质后，在注入有氧或空气的氧化气氛中进行热分解从而回收锂，但是，在如氧或空气中一样的氧化气氛中，通过热分解未生成碳酸锂(Li2CO3)，从而具有最终无法回收高纯度锂等的问题。由此，本专利技术者为了解决所述问题而在研究用于从含有锂的废弃物回收锂化合物的方法的过程中，将所述废弃物与高纯度的碳粉末相混合并在还原气氛中进行回收工艺时，发现了能够稳定回收包含锂化合物的水溶液或如碳酸锂一样的锂化合物粉末，并且回收率也优秀，然后完成了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种从含有锂的废弃物回收包含锂化合物的水溶液的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种从含有锂的废弃物回收锂化合物粉末的方法。为了解决所述技术课题，本专利技术提供一种方法，其将碳粉末混合于含有锂的废弃物后，在还原气氛下对此进行烧成，从而回收锂。作为一个具体的样态，本专利技术提供一种从含有锂的废弃物回收包含锂化合物的水溶液的方法，其包括如下步骤：S1：将碳粉末混合于含有锂的废弃物；S2：在大气中存在0至3％的氧的还原气氛下，以600至700℃的温度对所述S1步骤的混合物进行烧成；S3：对所述S2步骤的烧成物进行粉碎并破碎后，冲洗后进行浓缩，从而获得包含锂化合物的水溶液。在本专利技术中，作为所述S1步骤的含有锂的废弃物，有在锂离子电池的生产或废弃过程中产生的工艺污泥、废水污泥、正极活性物质、含有负极及正极混合材料或废液等，但并非特别限定于此。此外，若是包含锂、碳酸锂、锂复合金属氧化物或锂盐的废弃物，则无论是哪一种都能够进行利用。在本专利技术中，在利用所述含有锂的废弃物时，为了提高工艺效率，可以实施粉碎、破碎、有机物质的烧成、杂质的过滤及分离等预处理工艺。作为一个具体的例子，在含有锂的废弃物为工艺污泥、废水污泥或废液等的情况下，所述预处理工艺并非特别地限定于此，而是可以利用过滤膜、分离膜或滤网来去除如沙、泥、塑料、废弃物残渣一样的杂质并实施。作为一个具体的例子，在含有锂的废弃物为废锂电池、正极活性物质或者负极及正极混合材料的情况下，所述预处理工艺并非限定于此，而是可以包括放电、粉碎、破碎、筛分、烧成或溶解工艺。本专利技术的所述S1步骤是将碳粉末混合于含有锂的废弃物的步骤。所述碳粉末是将碳作为主成分含有的物质，不限于碳黑、碳粉末、碳粉末或石墨等这些名称。就所述碳粉末而言，作为除碳之外的成分，可以包含Ca、Mg、K、Na及其他杂质(粗灰分、水分及其他金属物质等)，但是它们分别在整体含量中不能超过500ppm。尤其，就所述碳粉末而言，作为除碳之外的其他成分，主要含有Ca、Mg、K、Na，所以只有这些Ca、Mg、K、Na不超过所述范围，才可以实现高的锂回收率。换句话说，优选地，分别包括0至500ppm的所述Ca、Mg、K、Na。除所述碳之外的成分的含量中，在任意一种以上超过500ppm的情况下，如从以下实施例观察到的一样，锂的回收率显著降低。作为一个优选的样态，所述碳粉末可以从产业废弃物获得。作为一个具体的实施例，所述碳粉末可以通过以下工艺进行精制并获得。S11：以700至900℃对包含碳的粉末进行烧成；S12：用酸来处理所述S11步骤的烧成物并使其熔融；S13：对所述S12步骤的熔融物进行冲洗；以及S14：对所述S13步骤的冲洗物进行过滤。以下，对碳粉末的制造方法进行具体说明。首先，所述S11步骤作为以700至900℃对包含碳的粉末进行烧成的步骤，是用于去除包含碳的粉末内的电解质、有机物或杂质的步骤。在所述烧成温度未满700℃时，有可能无法充分地去除有机物或杂质，在超过900℃时，工艺时间变长，费用效率降低。就所述包含碳的粉末而言，可以从产业废弃物获得，但是所述产业废弃物作为包含碳的物质，可以从太阳电池用电池、晶片、高温燃气炉用炉心材料、石墨坩埚、热压铸型、铸造用模具或锂电池等将碳用作主成分的废弃物获得，尤其，可以从废锂电池的电极活性物质获得。在从所述产业废弃物获得所述碳粉末并利用的情况下，可以对大量生成的含有碳的废弃物有效地进行再利用，从而可以防止环境污染，提高经济性，促进资源的有效利用。优选地，就所述S12步骤而言，利用酸(硫酸、盐酸、硝酸或草酸)，优选地，利用pH2以下的强酸来使得烧成物内的金属成分(Ca、Mg、K、Na、Al、Fe及Ti等)浸出并去除，并且使得烧成的碳粉末熔融，从而提高碳添加剂的纯度，优选地，为了抑制由外部空气流入导致的杂质污染而在密封的状态下实施。所述S13步骤作为对经过S12步骤去除了杂质的熔融物进行冲洗的步骤，是去除残留在熔融物的酸成分并选择性地使得碳粉末洗提的步骤。并非对所述冲洗时间进行特别地限制，但是充分地去除S12步骤的酸成分并且考虑到工艺效率，优选地，实施1至12小时。所述S14步骤是对S13步骤的冲洗物进行过滤从而获得碳粉末的步骤。所述过滤可以利用滤网、过滤膜、膜滤器或微滤器，利用过滤、精密过滤、超滤或反渗透方法等来实施，但是并非特别地限定于此。在所述工艺中，为了提高碳粉末的纯度，考虑到工艺时间和经济性可以反复追加实施S12至S14步骤。通过所述S11至S14步骤，可以将碳添加剂内的碳含量提高至在本专利技术中所要求的纯度条件，即99.5％以上，并且将经过所述精制工艺获得的碳粉末与包含锂的废弃物相混合来利用，从而可以提高锂化合物的回收率。在所述S1步骤中，就含有锂的废弃物与碳粉末的混合而言，优选地，所述废弃物所包含的锂与碳粉末按照1:0.5至3的摩尔浓度(M)比进行混合。所述碳粉末的摩尔浓度(M)比超过3时，工艺的效率性降低，未满0.5时，碳粉末无法与所述锂充分反应，从而锂的回收率显著降低。所述S2步骤作为在去除了氧的还原气氛下以600至700℃的温度对所述S1步骤的混合物进行烧成的步骤，是用于去除所述混合物所包含的有机物并且通过烧成使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含有锂的废弃物回收包含锂化合物的水溶液的方法，其特征在于，包括如下步骤：(S1)将碳粉末混合于含有锂的废弃物，碳粉末包括99.75重量％以上至未满100重量％的碳，并且分别包括超过0ppm至500ppm以下的Ca、Mg、K及Na；(S2)在大气中存在超过0％至3％以下的氧的还原气氛下，以600至700℃的温度对所述(S1)步骤的混合物进行烧成；以及(S3)对所述(S2)步骤的烧成物进行粉碎并破碎后，冲洗后进行浓缩，从而获得包含锂化合物的水溶液，所述(S1)步骤的碳粉末通过如下步骤制造：(S11)以700至900℃对包含碳的粉末进行烧成；(S12)用酸来处理所述(S11)步骤的烧成物并使其熔融；(S13)对所述(S12)步骤的熔融物进行冲洗；以及(S14)对所述(S13)步骤的冲洗物进行过滤。

【技术特征摘要】
2017.03.10 KR 10-2017-00308301.一种从含有锂的废弃物回收包含锂化合物的水溶液的方法，其特征在于，包括如下步骤：(S1)将碳粉末混合于含有锂的废弃物，碳粉末包括99.75重量％以上至未满100重量％的碳，并且分别包括超过0ppm至500ppm以下的Ca、Mg、K及Na；(S2)在大气中存在超过0％至3％以下的氧的还原气氛下，以600至700℃的温度对所述(S1)步骤的混合物进行烧成；以及(S3)对所述(S2)步骤的烧成物进行粉碎并破碎后，冲洗后进行浓缩，从而获得包含锂化合物的水溶液，所述(S1)步骤的碳粉末通过如下步骤制造：(S11)以700至900℃对包含碳的粉末进行烧成；(S12)用酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：文俊虎，
申请(专利权)人：文俊虎，
类型：发明
国别省市：韩国,KR