一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉分离提纯方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉分离提纯方法及装置，属于锂电池回收技术领域，解决了现有技术使用酸或碱处理铝，或使用酸或碱浸出回收锂和铁的技术问题。本发明专利技术的废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，包括：步骤1.将废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉和碳粉混匀得到混合粉体；步骤2.将混合粉体放入还原炉内加热还原，还原温度为900℃～1100℃，还原时间为1h～5h，得到炉渣，同时分离气体回收氧化锂和碳酸锂。本发明专利技术实现了对锂电池正负极混合粉的干法分离提纯。电池正负极混合粉的干法分离提纯。电池正负极混合粉的干法分离提纯。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉分离提纯方法及装置


[0001]本专利技术涉及锂电池回收
，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉分离提纯方法及装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂离子材料等。现有技术中回收锂离子电池正极材料中锂和其他金属工艺较为繁琐，主要是采用湿法浸出和萃取分离得到硫酸盐或三元前驱体等，废锂离子电池正极材料粉末在酸浸过程中酸、碱等化学试剂消耗量过大，特别是负级材料密度小，所占体积大，影响浸出效率，另外目前工艺对回收锂是不利的，因为经过几道湿法工序，锂的最终收得率就仅仅在75％～80％水平。目前这种方法对于回收三元锂离子电池还是有经济性的，但是对于磷酸铁锂来说，采用这种方法，经济性较差，更多的废旧磷酸铁锂处于堆放之中。
[0003]虽然也有方法尝试采用干法加热还原回收锂和铁等重要成分，但由于锂离子电池为降低造价，通常会使用一定量的铝，因此锂离子电池通常含有一定量的铝，而铝和锂的化学活性接近，实现对锂离子电池中锂的回收必须先除掉其中的铝，方能实现后续的锂回收工艺。而对铝的预处理过程中又无法避免的采用酸或碱的湿法处理，既再次增加工艺的繁琐，又增加了酸或碱的使用消耗，同时酸碱处理的反应釜的耐酸耐碱要求较高，造成设备成本的提升。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉分离提纯方法及装置，并解决现有技术使用酸或碱处理铝，或使用酸或碱浸出回收锂和铁的技术问题。
[0005]一方面，本专利技术提供一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，包括：
[0006]步骤1.将废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉和碳粉混匀得到混合粉体；
[0007]步骤2.将混合粉体放入还原炉内加热还原，还原温度为900℃～1100℃，还原时间为1h～5h，得到炉渣，同时分离气体回收氧化锂和碳酸锂。
[0008]进一步地，所述步骤2中所述分离气体，包括气化直接得到的碳酸锂气体和升华直接得到的氧化锂气体。
[0009]进一步地，一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法还包括：
[0010]步骤3.将炉渣进行细化得到细化粉末，磁选分离得到金属铁和磷酸钙；所述炉渣主要成分为金属铁和磷酸钙。
[0011]进一步地，所述细化方法为研磨或空气粉碎。
[0012]进一步地，所述细化粉末目数小于100目。
[0013]进一步地，所述步骤1中，废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉和碳粉的质量比为100:3至100:10。
[0014]进一步地，所述步骤1中，混合粉体中的废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉粒度不大于0.2mm。
[0015]进一步地，所述碳粉为无烟煤、焦粉、兰炭、石油焦、石墨粉、活性炭、各类生物质碳中的一种或其组合。
[0016]进一步地，所述步骤2的还原过程中产生的煤气直接回收。
[0017]进一步地，利用步骤2的还原过程中产生的煤气用于对步骤3磁选分离得到的金属铁进行进一步还原，得到冶金用金属铁粉。
[0018]另一方面，本专利技术提供一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯装置，
[0019]包括：密闭还原炉、气体回收单元和固体处理单元；
[0020]密闭还原炉设置有进料口、气体出口和固体出口，气体回收单元的进料端与密闭还原炉的气体出口相连，固体处理单元的进料口与闭还原炉的固体出口相连；
[0021]沿气体流转方向，气体回收单元包括依次设置的高温除尘装置、煤气净化装置、净化槽和合成槽；
[0022]沿固体流转方向，固体处理单元包括依次设置的破碎器、球磨装置、磁选装置和干燥装置。
[0023]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0024]1、不同于现有技术采用酸碱浸出的方法处理回收锂，本专利技术采用加热碳粉还原的方式对废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉进行干法热还原，还原温度为900℃～1100℃，还原时间为1h～5h，在此条件下，废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉中的锂转化为氧化锂和碳酸锂，氧化锂和碳酸锂在900℃～1100℃条件下气化进行分离，实现了对锂的回收，不需要在废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉处理后用酸碱浸出将锂和其他金属分离。
[0025]2、本专利技术采用900℃～1100℃下还原时间1h～5h的方式对废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉进行干法热还原，废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉中的锂转化为氧化锂和碳酸锂，氧化锂和碳酸锂在900℃～1100℃条件下气化进行直接分离回收，有效的排除了电池中铝对回收锂工艺的影响，节省了现有技术中在废旧磷酸铁锂电池回收前对铝的预处理过程，大大缩短了处理工艺流程和时间。
[0026]3、不同于现有技术对废旧电池处理后，再单独回收锂的工艺，本专利技术采用900℃～1100℃下还原时间1h～5h的方式对废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉进行干法热还原，锂转化的氧化锂和碳酸锂在900℃～1100℃条件下气化直接进行分离，实现了废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉处理过程中，锂的直接回收，不需要在废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉处理后单独进行回收处理，有效的缩短废旧磷酸铁锂电池回收的工艺流程，提高了生产效率，并且提高了锂元素的回收率。
[0027]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0028]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图
中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0029]图1为实施例一提供的废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯流程图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，包括：
[0031]步骤1.将废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉和碳粉混匀得到混合粉体；
[0032]步骤2.将混合粉体放入还原炉内加热还原，还原温度为900℃～1100℃，还原时间为1h～5h，得到炉渣，同时分离气体回收氧化锂和碳酸锂。
[0033]具体的，步骤2中所述分离气体，包括气化直接得到的碳酸锂气体和升华直接得到的氧化锂气体。
[0034]废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉主要成分为磷酸铁锂、碳粉、粘结剂及少量金属杂质。如果直接采用硫酸浸出，则使用的硫酸量大、有价金属锂含量低，难以弥补废酸蒸发处理成本，更为重要的是，酸碱浸出难以将锂和其他金属有效的分离。通过试验研究表明，在800℃以上，碳可与磷酸铁锂反应将磷酸铁锂还原生成金属铁、磷酸钙和氧化锂，其中部分氧化锂和二氧化碳结合形成碳酸锂(可以通过控制反应温度在800℃～1200℃，实现碳还原磷酸铁锂生成金属铁、磷酸钙、氧化锂，以及少量氧化锂进一步与二氧化碳反应生成的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，包括：步骤1.将废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉和碳粉混匀得到混合粉体；步骤2.将混合粉体放入还原炉内加热还原，还原温度为900℃～1100℃，还原时间为1h～5h，得到炉渣，同时分离气体回收氧化锂和碳酸锂。2.根据权利要求1所述废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，所述步骤2中所述分离气体，包括气化直接得到的碳酸锂气体和升华直接得到的氧化锂气体。3.根据权利要求1所述废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，还包括：步骤3.将炉渣进行细化得到细化粉末，磁选分离得到金属铁和磷酸钙；所述炉渣主要成分为金属铁和磷酸钙。4.根据权利要求3所述废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，所述细化方法为研磨或空气粉碎。5.根据权利要求4所述废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，所述细化粉末目数小于100目。6.根据权利要求1所述废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉的分离提纯方法，其特征在于，所述步骤1中，废旧磷酸铁锂电池正负极混合粉和碳粉的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令兵，郭培民，王磊，林万舟，周强，
申请(专利权)人：中国钢研科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：