一种废旧锂离子电池粉的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧锂离子电池粉的处理方法，通过将废旧锂离子电池粉球磨至20～500目，并依次通过酸溶、过滤、铜回收、氧化及硫化物沉淀；一方面将硫化镍钴锰滤渣进行静置氧化、化学氧化、前驱体的制备，另一方面，将锂铁铝溶液在酸性条件下用双氧水氧化后加入碳酸钠，进而实现了碳酸锂的制备，并通过将反应过程中的废水与洗涤水进行蒸发

【技术实现步骤摘要】
一种废旧锂离子电池粉的处理方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种废旧锂离子电池粉的处理方法。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池中含的镍、钴、锰、锂等金属的含量远高于自然界原生矿品位，回收利用成本远低于原矿处理的成本，回收废旧锂离子电池还减少了环境污染，具有相当大的经济效益和社会效益。现有技术中针对废旧锂离子电池再循环利用的一般采取热解、破碎、分选、浸出、除杂、镍钴锰萃取、前驱体合成工艺，该处理流程中多采用萃取工艺，一般会使用萃取剂、有机溶剂、氢氧化钠和盐酸，进而在处理过程中会产生一定量的有机挥发性物质和废水，以致于对环境产生影响，现有技术中虽通过使用环保设施起到一定效果，但处理成本较高，废旧电池的有效利用率也不高，进而，亟需采用一种新的废旧锂离子电池粉的处理方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种废旧锂离子电池粉的处理方法，旨在解决现有的废旧电池处理方法处理成本较高且有效利用率低的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种废旧锂离子电池粉的处理方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]步骤1，将废旧将废旧锂离子电池粉球磨至20～500目；
[0006]步骤2，将球磨后的电池粉加水制浆，得到混合浆液1，并通过硫酸溶液调节混合浆液1的pH至1.0～2.0，搅拌反应0.5
‑
5h，过滤处理后得到含有镍、钴、锰、铝和铜离子的浸出液A和对应的滤渣B；
[0007]步骤3，在所述浸出液A中加入铁粉，过滤后得到除铜后的滤液C和铜渣；
[0008]步骤4，在滤液C中加入预设量的氧化剂，以使滤液C中的二价铁转变为三价铁，并得到含三价铁的混合溶液D；
[0009]步骤5，在混合溶液D中边搅拌边加入硫化钠，过滤处理得到锂铁铝溶液和含镍钴锰各元素的硫化盐滤渣；
[0010]步骤6，将步骤5中的滤渣在预设湿度环境中静置15～120天，以使滤渣被氧化；
[0011]步骤7，将步骤6静置后的滤渣加水制浆，得到混合浆液2，并在混合浆液2中加入硫酸，通入氧气或加入双氧水反应1～4h，过滤处理得到镍钴锰溶液和对应的滤渣E，其中，所述滤渣E返回至步骤6中继续处理；
[0012]步骤8，将镍钴锰溶液溶液中加入预设量的硫酸镍、硫酸钴或硫酸锰中的一种或两种，得到溶液F；
[0013]步骤9，将溶液F与质量分数为15％～30％的氢氧化钠同时加入到反应釜中，并调节反应釜中的pH保持在9.0～12.5，并控制反应釜的温度为60～95℃，反应预设时间后制得初始电池材料前驱体和废水1；
[0014]步骤10，将初始电池材料前驱体经过镍钴锰氢氧化物洗涤以及烘干后得三元电池材料前驱体目标产品。
[0015]可选地，所述方法还包括：
[0016]步骤11，将步骤5中制得的锂铁铝溶液中加入一定量的双氧水与氢氧化钠溶液，并调节pH值为3.5
‑
5，然后过滤处理得到铁铝滤渣和含锂溶液；
[0017]步骤12，将含锂溶液中加入饱和的碳酸钠溶液，过滤后得到碳酸锂沉淀和废水2。
[0018]可选地，所述方法还包括：
[0019]步骤13，将步骤9中的废水1、步骤10中的洗涤水和步骤12中的废水2通过蒸发、结晶以及干燥处理后得到无水硫酸钠；
[0020]步骤14，将制得的无水硫酸钠与碳混合，在100
‑
500℃下反应预设时间，制得硫化钠，并将制得的硫化钠返回至步骤5中继续使用。
[0021]可选地，所述步骤2中，将球磨后的电池粉与水按照质量固液比1:2～1:7制浆，得到混合浆料1。
[0022]可选地，所述步骤3中，加入的铁粉质量为浸出液A中铜的质量的0.9
‑
1.2倍。
[0023]可选地，所述步骤4中，所述氧化剂可以是一定溶度的氧化剂溶液，还可以通入至滤液C中的氧气，其中氧化剂溶液包括氯酸钠、双氧水和次氯酸钠溶液中的至少一种。
[0024]可选地，所述步骤7中，将步骤6静置后的滤渣与纯水按质量固液比1:3～1:10制浆，得到混合浆料2。
[0025]可选地，所述步骤8中，所述镍、钴、锰的摩尔比为(2～8):(1～2):(1～3)。
[0026]可选地，所述步骤2中的硫酸浓度为30％
‑
98％。
[0027]本专利技术提出的一种废旧锂离子电池粉的处理方法通过将废旧锂离子电池粉球磨至20～500目，并依次通过酸溶、过滤、铜回收、氧化以及硫化沉淀，实现了将废旧电池中的各组分分离成可溶解的锂铁铝溶液和硫化镍钴锰滤渣；一方面将硫化镍钴锰滤渣进行静置氧化、化学氧化、前驱体的制备，进而实现了三元或二电池材料前驱体的制备，降低了电池前驱体材料的制备成本，并且化学氧化中生成的滤渣还可重复进行静置氧化处理，进而提高了废渣的再利用；另一方面，将锂铁铝溶液在酸性条件下进行双氧水氧化处理，实现铁铝的回收，并将滤液中加入饱和碳酸钠溶液，进而实现了碳酸锂的制备，降低了碳酸锂的制备成本，并通过将反应过程中的废水与洗涤水进行蒸发
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结晶
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干燥，实现了无水硫酸钠的回收，并通过与碳在高温下的充分反应，制得的硫化钠可用于前述处理中的实现废旧电池中的各组分分离的添加物料；因此，整个工艺步骤通过多个氧化还原反应的配合设计，实现了铜、铁、铝的回收，以及还可制备出碳酸锂和三元或二电池材料前驱体，并且还实现了硫化钠的循环利用，进而提高了废旧电池的利用率，降低了成本投入。并且整个工艺过程无萃取操作，避免使用萃取剂和有机溶剂，有效减少了氢氧化钠、盐酸、硫酸等辅料的使用量，且整个处理过程操作简单方便，并对环境压力少。
具体实施方式
[0028]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]本专利技术一种废旧锂离子电池粉的处理方法提供一实施例的流程示意说明，所述方法包括以下步骤：
[0030]步骤1，将废旧锂离子电池粉球磨至20～500目，其中废旧锂离子电池包括多种不同类型的废旧锂离子电池，进而废旧锂离子研磨后其内部主要包括有镍、钴、锰、铝、和铜等金属中的一种或多种金属。
[0031]步骤2，将球磨后的电池粉与水按照质量固液比1:2～1:7制浆，得到混合浆料1，并在所述混合浆料中加入一定量的硫酸，并控制混合浆料中的pH为1.0～2.0，搅拌反应0.5
‑
5h，反应完成后进行过滤得到含有镍、钴、锰、铝、铁和铜离子的浸出液A和对应的滤渣B；其中硫酸的加入一方面是用于调节混合浆料1的pH值，另一方面是实现电池粉内不溶于水中的电池组份与硫酸进行反应而溶解，以待后续工艺进一步提取，硫酸的质量浓度为30％～98％。
[0032]步骤3，在所述浸出液A中加入预设质量的铁粉，过滤后得到除铜后的滤液C和铜渣；具体地，其中铁粉的加入在于置换出滤液A中的铜，从而实现废旧电池中对铜元素的回收，其他金属离子的活性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧锂离子电池粉的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，将废旧锂离子电池粉球磨至20～500目；步骤2，将球磨后的电池粉加水制浆，得到混合浆液1，并通过硫酸溶液调节混合浆液1的pH至1.0～2.0，搅拌反应0.5
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5h，过滤处理后得到含有镍、钴、锰、铝、铁和铜离子的浸出液A和对应的滤渣B；步骤3，在所述浸出液A中加入铁粉，过滤后得到除铜后的滤液C和铜渣；步骤4，在滤液C中加入预设量的氧化剂，以使滤液C中的二价铁转变为三价铁，并得到含三价铁的混合溶液D；步骤5，在混合溶液D中边搅拌边加入硫化钠，过滤处理得到锂铁铝溶液和含镍钴锰各元素的硫化盐滤渣；步骤6，将步骤5中的滤渣在预设湿度环境中静置15～120天，以使硫化镍钴锰滤渣被氧化；步骤7，将步骤6静置后的滤渣加水制浆，得到混合浆液2，并在混合浆液2中加入硫酸，通入氧气或加入双氧水反应1～4h，过滤处理得到镍钴锰溶液和对应的滤渣E，其中，所述滤渣E返回至步骤6中继续处理；步骤8，将镍钴锰溶液中加入预设量的硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰中的至少一种，得到溶液F；步骤9，将溶液F与质量分数为15％～30％的氢氧化钠同时加入到反应釜中，并调节反应釜中的pH保持在9.0～12.5，并控制反应釜的温度为60～95℃，反应预设时间后制得初始电池材料前驱体和废水1；步骤10，将初始电池材料前驱体经过镍钴锰氢氧化物洗涤以及烘干后得三元电池材料前驱体目标产品。2.根据权利要求1所述的废旧锂离子电池粉的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤11，将步骤5中制得的锂铁铝溶液中加入一定量的双氧水与氢氧化钠溶液，并调节pH值为3.5
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5，然后过滤处理得到铁铝滤渣和含锂溶液；步骤12，将碳酸钠加入到含锂溶液中，过滤后得到碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜群轩，谭群英，罗碧云，孙丹，
申请(专利权)人：长沙金凯循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：