退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法技术

本发明专利技术公开了一种退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，包括以下步骤，S1.将铁铝渣煅烧得到煅烧后的铁铝渣；S2.废炭渣、煅烧后的铁铝渣和添加剂混合并制粒，将得到的球团颗粒在焙烧得到焙烧料；S3.将焙烧料在高温下熔炼得到金属液和熔渣；金属液经自然冷却得到含镍、钴、铜等有价金属的合金产品；熔渣经快速冷却得到固态非晶熔渣，非晶熔渣再经高温形核和结晶处理，得到微晶玻璃产品。本发明专利技术能够提高有价金属的回收率，实现铁铝渣和废炭渣的完全无害化和高效资源化利用，避免对环境造成污染。避免对环境造成污染。避免对环境造成污染。

【技术实现步骤摘要】
退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体涉及一种退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国锂离子电池需求量和退役量的急剧增加，从退役锂离子电池中回收有价金属是解决行业环境污染和资源短缺的有效方法。目前，我国企业普遍采用湿法工艺从退役锂离子电池中回收有价金属，退役电池原料经酸浸、除杂、萃取、沉淀等工序制备得到有价金属硫酸盐和碳酸盐。
[0003]在酸浸工序中，镍、钴、锰、锂等有价金属和铁、铝经酸溶解进入溶液，阴极石墨和夹杂的少量有价金属不溶形成废炭渣。在除杂工序，通过加入氢氧化钠或碳酸钠，调节浸出液pH值至2～5除去铁、铝杂质，其中铁以黄钠铁矾或氢氧化铁沉淀、铝以氢氧化铝沉淀，产生的沉淀经过滤、洗涤后形成铁铝渣。
[0004]由于铁铝渣中的有价金属含量高，企业常采用二次“酸溶+沉淀”的方式回收其中的镍、钴和锂等有价金属。该方法虽然可以回收部分镍、钴、铜和锂等有价金属，但是回收率不高、酸碱消耗量大，且产生的二次铁铝渣仍含有较高的镍、钴和铜等重金属，存在潜在的环境污染和危害。而对于浸出过程产生的废炭渣，企业常将其作为燃料出售。将废炭渣作为染料，对其中的有价金属没有回收利用，不仅造成资源的浪费，还存在污染环境的问题。
[0005]因此，如何实现铁铝渣和废炭渣中的有价金属的彻底回收，并且对环境友好，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于解决现有的对酸浸后产生的铁铝渣和废炭渣的回收处理不彻底，造成资源浪费和环境污染的问题，提供一种退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，能够提高有价金属的回收率，实现铁铝渣和废炭渣的完全无害化和高效资源化利用，避免对环境造成污染。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，包括以下步骤，
[0009]S1.将铁铝渣在500～1200℃下煅烧0.5～5h，得到煅烧后的铁铝渣。
[0010]S2.废炭渣、煅烧后的铁铝渣和添加剂按照质量比0.01～1.0：1.0：0.2～1.0混合并制粒，将得到的球团颗粒在500～1200℃下焙烧0.5～8h得到焙烧料。通过加入废炭渣并实行密闭条件下的焙烧，废炭渣中碳会消耗空气中氧气，从而形成还原气氛，使球团颗粒的焙烧在还原氛围下进行。
[0011]S3.将焙烧料在高温下熔炼得到金属液和熔渣；金属液经自然冷却得到含镍、钴、铜等
[0012]有价金属的合金产品；熔渣经快速冷却得到固态非晶熔渣，非晶熔渣再经高温形
核和结晶35处理，得到微晶玻璃产品。
[0013]本方法主要用于处理退役锂电池经湿法处理后产生的铁铝渣和废炭渣。通过将煅烧除硫后的铁铝渣与废炭渣和添加剂混合制粒后焙烧，以将铁铝渣中的有价金属和部分铁还原得到焙烧料，实现铁铝渣中有价金属的选择性还原。所述选择性还原是指通过控制废炭渣
[0014]加入量，使其能够还原有价金属但不足以还原全部铁，同时控制还原温度和还原时间，从40而实现有价金属的选择性还原和铁的可控还原。再将焙烧料趁热升温融化，在高温下熔融
[0015]分离得到金属液和熔渣。金属液冷却得到含镍、钴、铜等有价金属的合金产品。液态熔渣经快速冷却得到固态非晶熔渣，非晶熔渣再经高温形核和结晶处理，转变熔渣晶型结构，并使残留在熔渣中的镍、锰、铜等重金属高效固化，最终得到CaO
‑
Al2O3‑
P2O5‑
FeO系微晶
[0016]玻璃产品。在快速冷却、高温形核和结晶处理后，残留的镍、锰、铜等重金属取代熔渣中45的Al
3+
或Ca
2+
进入晶体晶格或玻璃化网格，实现重金属的高效固化。通过添加剂的加入量
[0017]调控铁铝渣成分。添加剂加入主要是为在熔炼过程形成熔点和粘度较低的熔渣，由于铁铝渣中含有的氧化铝和氧化磷为酸性氧化物，所以添加剂主要为碱性氧化物。加入碱性氧化物后，通过快速冷却可形成玻璃态熔渣，再经热处理后可得到微晶玻璃，微晶玻璃成分比
[0018]较宽泛，CaO
‑
Al2O3‑
P2O5‑
FeO是指主要成分是氧化钙、氧化铝、氧化磷和氧化铁的微晶玻50璃，当然，该微晶玻璃中还可包含有其他的物质。
[0019]本方法将铁铝渣和废炭渣协同处置，通过高温还原和熔融分离，能够将铁铝渣中被氢氧化铁、氢氧化铝包裹和夹杂的镍、钴和铜等有价金属完全解离并还原，得到有价金属合金产品，有价金属回收率高，又能使铁铝渣和废炭渣的完全无害化和高效资源化。
[0020]作为优选，还包括在步骤S1之前，将铁铝渣和废炭渣烘干的步骤。由于锂电池的回收55企业得到的铁铝渣是稀泥状，因此需要烘干铁铝渣和废炭渣以去除多余的水分，方便制球
[0021]和成团。
[0022]作为优选，在煅烧过程中采用碱液吸收煅烧尾气；所述碱液为采用氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或几种配制成悬浊液或溶液。煅烧能够使铁铝渣
[0023]中的氢氧化铝、氢氧化铁和硫酸盐分解，从而达到脱硫的目的。分解后的硫通过二氧化硫60或三氧化硫的形式排出。采用碱液吸收煅烧尾气，能够去除产生的二氧化硫和三氧化硫，
[0024]净化尾气，避免造成环境污染。
[0025]作为优选，步骤S2中，所述混合为将废炭渣、煅烧后的铁铝渣和添加剂通过球磨或混料机混合0.5～4h。这样使废炭渣、煅烧后的铁铝渣和添加剂充分接触、混合均匀，使后续的焙烧过程中发生的还原反应更彻底，提高镍、钴、铜等有价金属的回收率。
[0026]65作为优选，步骤S2中，所述添加剂为氧化钙、碳酸钙、氯化钙、氟化钙、氧化镁、碳
[0027]酸镁、氯化镁、氟化镁、二氧化硅、氧化铁、碳酸铁、三氧化二铝、磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钙中的一种或几种。由于铁铝渣中含有的氧化铝和氧化磷为酸性氧化物，所以添加剂主要为碱性氧化物。加入碱性氧化物后，通过快速冷却可形成玻璃态熔渣。而含氟添加剂
[0028]是能够降低熔渣熔点，其他添加剂能够根据需求补充渣中铝、铁和磷。以达到为在熔炼过70程形成熔点和粘度较低、且符合成分要求的熔渣。
[0029]作为优选，步骤S2中，所述制粒为混合均匀后喷洒5～10％的水，采用制粒机制成直径5～20mm的球团颗粒。
[0030]作为优选，步骤S3中，所述熔炼是指将焙烧料趁热转入熔炼炉内，在1000～1650℃下熔融反应10～200min，使焙烧料中的金属与熔渣分离，得到熔融的金属液和熔渣。
[0031]75作为优选，步骤S3中，所述快速冷却为水冷。
[0032]作为优选，步骤S3中，所述高温形核是指将非晶态固体熔渣加热至500～800℃后，保温0.5～2h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，其特征在于，包括以下步骤，S1.将铁铝渣在500～1200℃下煅烧0.5～5h，得到煅烧后的铁铝渣；S2.废炭渣、煅烧后的铁铝渣和添加剂按照质量比0.01～1.0：1.0：0.2～1.0混合并制粒，将得到的球团颗粒在500～1200℃下焙烧0.5～8h得到焙烧料；S3.将焙烧料在高温下熔炼得到金属液和熔渣；金属液经自然冷却得到含镍、钴、铜等有价金属的合金产品；熔渣经快速冷却得到固态非晶熔渣，非晶熔渣再经高温形核和结晶处理，得到微晶玻璃产品。2.根据权利要求1所述的退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，其特征在于，还包括在步骤S1之前，将铁铝渣和废炭渣烘干的步骤。3.根据权利要求1所述的退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，其特征在于，步骤S1中，在煅烧过程中采用碱液吸收煅烧尾气；所述碱液为采用氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或几种配制成悬浊液或溶液。4.根据权利要求1所述的退役锂电池回收过程中产生铁铝渣和废炭渣的回收方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合为将废炭渣、煅烧后的铁铝渣和添加剂通过球磨或混料机混合0.5～4h。5.根据权利要求1所述的退役锂电池回...

【专利技术属性】
技术研发人员：向小艳，尹建国，夏文堂，吴一玺，魏艳芳，安娟，袁晓丽，杨文强，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：