一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，包括相连接的正极材料预处理装置和输送机，还包括依次连接的一级酸浸系统、二级氨浸系统、三元前驱体制备系统以及碳酸锂回收系统；一级酸浸系统包括相连接的二氧化硫发生器和酸浸反应槽，二级氨浸系统包括相连接的氨浸药剂制备装置和氨浸反应槽，氨浸药剂制备装置与二氧化硫发生器通过管路连接；本实用新型专利技术采用酸浸系统和氨浸系统相结合的方式，将废旧三元锂电池中的钴镍锰锂等有价金属进行回收，并制备三元前驱体材料和碳酸锂，可作为原料返回电池厂商循环使用，既实现了废旧锂电池的资源化回收，又降低了回收系统的生产成本和电池厂商的制造成本，适于工业化应用推广。应用推广。应用推广。

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统


[0001]本技术属于废旧电池材料回收与循环利用系统领域，具体涉及一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统。

技术介绍

[0002]随着动力汽车行业的发展，锂离子电池的产量、需求量逐年提高，由于锂离子电池有效寿命为5～8年，动力电池报废量也逐年增加，预计2025年将产生35万吨废旧锂离子电池。废旧锂离子电池中含有机物质和重金属，如果直接排放会造成环境污染，危害人体健康，另外，废旧的锂离子电池中含有Li、Ni、Co、Mn、Cu等有价金属，这些金属价格较为昂贵，因此，对废旧的锂离子电池进行高效、绿色回收，既可以解决环境压力，又可以带来可观的经济效益。
[0003]镍钴锰三元锂电池的回收工艺主要分为火法工艺及湿法工艺，火法工艺通常将废旧锂离子电池直接进行高温熔炼，生成金属合金，再从合金中提取有价金属，如比利时的优美科、德国的IEM等。湿法工艺首先将废旧电池进行拆解、分选，得到的正极废料用硫酸进行浸出，浸出时需要添加一定量的还原剂，浸出液经净化、萃取工序得到镍、钴、锰的硫酸盐产品。传统湿法工艺的缺点在于酸浸过程需要添加还原剂，成本较高，镍钴锰的萃取分离过程流程长，操作复杂。另外提取镍钴锰后的萃余液中Li浓度较低，造成锂回收率下降。
[0004]现有技术中，CN114480850专利提供了一种加压还原回收废旧锂离子电池正极材料中有价金属的方法及系统，包括依次连接的调浆槽、加料泵、高压釜和闪蒸槽，该系统具有浸出率高、反应时间短、酸耗量小、无其他还原剂的消耗等，但其采用高压釜增大了能源消耗，生产成本较高，且系统运行的安全性不高，因此限制其进一步工业化应用。
[0005]目前对于废旧锂电池回收装置系统的研究还不多，大多采用常规工艺和常规设备，导致生产效率较低，产品纯度不高等。因此急需寻求一种高效、安全、经济的废旧电池回收的装置系统，以提高锂电池回收的生产效率和产品纯度。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的在于提供一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，通过采用酸浸系统和氨浸系统相结合的方式，将废旧三元锂电池中的钴镍锰锂等有价金属进行回收，并制备三元前驱体材料和碳酸锂，可作为原料返回电池厂商循环使用，既实现了废旧锂电池的资源化回收，又降低了回收系统的生产成本和电池厂商的制造成本，适于工业化应用推广。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0007]根据本技术的一个方面，本技术提供了一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，包括相连接的正极材料预处理装置和输送机，还包括依次连接的一级酸浸系统、二级氨浸系统、三元前驱体制备系统以及碳酸锂回收系统；所述一级酸浸系统包括相连接的二氧化硫发生器和酸浸反应槽，所述正极材料预处理装置的出料口通过输送机与
酸浸反应槽的进料口相连接，所述酸浸反应槽进料口与输送机的一端相连接；所述二级氨浸系统包括相连接的氨浸药剂制备装置和氨浸反应槽，所述氨浸药剂制备装置与所述二氧化硫发生器通过管路连接。
[0008]优选地，所述一级酸浸系统还包括酸浸压滤机，所述酸浸压滤机进料口与酸浸反应槽通过管路连接，所述酸浸压滤机出渣口与氨浸反应槽顶部进料口相连接。
[0009]优选地，所述酸浸反应槽底部设有第一曝气管，所述第一曝气管的一端与所述二氧化硫发生器通过管路连接。
[0010]优选地，所述二级氨浸系统还包括氨浸压滤机，所述氨浸压滤机进料口与氨浸反应槽通过管路连接，所述氨浸压滤机出液口与三元前驱体制备系统相连接；所述氨浸药剂制备装置包括相连接的氨水储罐和亚硫酸铵反应槽，所述氨水储罐与三元前驱体制备系统通过管路连接，所述亚硫酸铵反应槽与二氧化硫发生器通过管路连接，所述氨水储罐和亚硫酸铵反应槽均与氨浸反应槽通过管路连接。
[0011]优选地，所述亚硫酸铵反应槽底部设有第二曝气管，所述第二曝气管的一端与所述二氧化硫发生器通过管路连接。
[0012]优选地，所述三元前驱体制备系统包括除杂反应槽、除杂压滤机、共沉淀反应槽、氨气吸收塔、共沉淀压滤机、第一输送机构和第一烘干装置，所述除杂反应槽进液口与酸浸压滤机出液口通过管路连接，所述除杂反应槽出料口与除杂压滤机进料口通过管路连接，所述除杂压滤机出液口和氨浸压滤机出液口均与所述共沉淀反应槽进料口通过管路连接；所述共沉淀反应槽顶部出气口与氨气吸收塔通过管路连接，所述氨气吸收塔出液口与氨水储罐通过管路连接，所述共沉淀反应槽底部出料口与共沉淀压滤机进料口通过管路连接，所述共沉淀压滤机的出液口通过管路与碳酸锂回收系统连接，所述共沉淀压滤机出料口通过第一输送机构与所述第一烘干装置连接。
[0013]优选地，所述碳酸锂回收系统包括沉锂反应槽、沉锂压滤机、第二输送机构和第二烘干装置，所述沉锂反应槽进料口与共沉淀压滤机出液口通过管路连接，所述沉锂反应槽底部出料口与沉锂压滤机进料口通过管路连接，所述沉锂压滤机出料口通过第二输送机构与所述第二烘干装置连接。
[0014]优选地，所述氨水储罐和亚硫酸铵反应槽下部均为平底，所述酸浸反应槽、氨浸反应槽、除杂反应槽、共沉淀反应槽和沉锂反应槽的下部均设有椎体结构，所述共沉淀反应槽外表面包覆有加热片。
[0015]本技术的有益效果是：
[0016]1、本系统采用二氧化硫发生器产生二氧化硫作为酸浸浸取剂和氨浸浸取剂的反应物，既起到了浸取剂的作用，又起到了还原剂的作用，大大降低了生产回收过程中的药剂成本。
[0017]2、本技术采用酸浸系统和氨浸系统相结合的方式，将废旧三元锂电池中的钴镍锰锂等有价金属进行回收，钴、锂的浸出率可达99％以上，镍、锰的浸出率可达97％以上，并制备三元前驱体材料和碳酸锂，可作为原料返回电池厂商循环使用，既实现了废旧锂电池的资源化回收，又降低了回收系统的生产成本和电池厂商的制造成本，适于工业化应用推广。
[0018]3、本技术采用共沉淀回收系统回收正极材料中的钴镍锰，锂则存在于溶液
中，从而实现钴镍锰三元材料与锂的分离。通过加入苛性碱共沉淀的同时，体系中产生的氨气可进一步回收得到氨水，可用于氨浸浸取剂制备系统和氨浸系统，实现了工艺产物的回收和内循环，降低了工艺生产成本。
附图说明
[0019]图1为一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统结构示意图。
[0020]其中，1
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正极材料预处理装置；2
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输送机；3
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酸浸反应槽；4
‑
第一曝气管；5
‑
二氧化硫发生器；6
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酸浸压滤机；7
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氨浸反应槽；8
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除杂反应槽；9
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除杂压滤机；10
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氨浸压滤机；11
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共沉淀反应槽；12
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氨气吸收塔；13
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共沉淀压滤机；14
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，包括相连接的正极材料预处理装置和输送机，其特征在于，还包括依次连接的一级酸浸系统、二级氨浸系统、三元前驱体制备系统以及碳酸锂回收系统；所述一级酸浸系统包括相连接的二氧化硫发生器和酸浸反应槽，所述正极材料预处理装置的出料口通过输送机与酸浸反应槽的进料口相连接；所述二级氨浸系统包括相连接的氨浸药剂制备装置和氨浸反应槽，所述氨浸药剂制备装置与所述二氧化硫发生器通过管路连接；所述一级酸浸系统还包括酸浸压滤机，所述酸浸压滤机进料口与酸浸反应槽通过管路连接，所述酸浸压滤机出渣口与氨浸反应槽顶部进料口相连接。2.根据权利要求1所述一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，其特征在于，所述酸浸反应槽底部设有第一曝气管，所述第一曝气管的一端与所述二氧化硫发生器通过管路连接。3.根据权利要求1所述的一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，其特征在于，所述二级氨浸系统还包括氨浸压滤机，所述氨浸压滤机进料口与氨浸反应槽通过管路连接，所述氨浸压滤机出液口与三元前驱体制备系统相连接；所述氨浸药剂制备装置包括相连接的氨水储罐和亚硫酸铵反应槽，所述氨水储罐与三元前驱体制备系统通过管路连接，所述亚硫酸铵反应槽与二氧化硫发生器通过管路连接，所述氨水储罐和亚硫酸铵反应槽均与氨浸反应槽通过管路连接。4.根据权利要求3所述的一种废旧锂电池湿法回收制备三元前驱体的系统，其特征在于，在所述亚硫酸铵反应槽底部设有第二曝气管，所述第二曝气管的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨崎峰，林宏飞，陆立海，杜建嘉，周郁文，丘能，
申请(专利权)人：广西博世科环保科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：