一种三元正极废料回收锂的方法技术

本发明专利技术提供一种三元正极废料回收锂的方法，以废旧三元电池废料，经粉碎过筛后为原料，经破碎、混合除杂、制砖状块料、焙烧、浸出、沉锂制备锂盐等工艺，提供一种工艺简单、效率高的回收锂的方法；采用隧道窑焙烧三元正极废料，产能大；同时焙烧的过程中不需要惰性气体保护，常规空气中焙烧安全、成本低；反应过程中不需要酸，锂的回收率高、工艺流程简短、环保其经济技术效益明显，锂的回收率高。减少废旧资源对环境污染，实现可持续发展。实现可持续发展。

【技术实现步骤摘要】
一种三元正极废料回收锂的方法

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[0001]本专利技术涉及一种从废旧物料中回收有价金属材料的方法，主要是从报废的废旧电池正极材料中提锂的方法，特别是一种三元正极废料回收锂的方法。

技术介绍
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[0002]随着锂电新能源的不断兴起和发展，锂电新能源汽车不断得到市场的认同，新能源汽车作为一支重要的交通工具，得到了广泛的普及。而作为新能源汽车的重要动力，其锂电池也得到空前的发展与增加，但是任何化学产品均是有使用寿命与年限要求限制。而报废的锂电池，不作处理的话，会对环境与社会造成严重的影响；如三元正极废料中含有大量可回收的稀有金属元素，对其进行回收利用对社会与企业均具有具大的社会与经济效益。
[0003]中国双碳目标的确定，促使资源的绿色低碳和高效循环利用成为未来行业发展的重要方向。在新能源汽车和储能市场对锂离子电池需求的快速推动下，大量废旧退役锂离子电池未来几年将急剧增长。由于其所具有的环境与资源双重属性，绿色低碳的开展有价金属的回收与再利用，已经成为当下废旧锂离子电池回收领域研究的热点。
[0004]废旧动力锂离子电池中富含大量锂、镍、钴等重金属和电解液、粘结剂等有机物，这对自然环境与人体健康造具有潜在威胁。废旧锂离子电池中含有大量的有价金属组分远远超过自然界中矿石的有价金属含量。若能实现废旧锂离子电池的安全、无害化处理，不仅可以缓解我国资源短缺推动行业健康发展，还可以避免废旧电池造成的环境污染问题。当前中国废旧动力锂电池产量约为34GWh，预计2025年废旧动力锂电池产量将达到134GWh，而其中三元锂离子电池占比50％以上。
[0005]目前市场上淘汰后的废旧锂电池，经处理后的废旧浆料，通常多采用还原酸浸，即通过硫酸和双氧水对废旧的三元正极材料进行浸出，使其中的金属元素镍钴锰锂溶解，经纯化后，利用溶液萃取的工艺获取纯的Ni、Co和Mn盐溶液。该方法工艺简单，对锂的回收率较低。
[0006]还有，对废旧三元锂电池的回收方法主要分为火法冶金、湿法冶金和生物冶金。火法冶金对原料适应性强，反应迅速，但耗能大(熔炼温度＞1500℃)且产生有毒气体。生物冶金所需细菌对环境要求高，且提取金属周期长，一般工业很少提及。湿法冶金因具有条件温和、低能耗及对金属的高选择性等优点得到广泛应用，但过程中需要用到强酸和还原剂存在设备腐蚀、净化流程长、工艺复杂、二次污染环境等问题。
[0007]如中国专利CN114684872A公开了《一种三元正极废料的碳还原焙烧回收方法》，该方法以碳还原焙烧(氩气保护)、水浸、酸浸等多种步骤结合，可将三元正极废料尤其是内含的有价金属进行有效提取回收及再利用，同时制备出高纯度、高质量的球形三元材料前驱体及可直接作为锂离子电池电解液原料使用的LiPF6有机溶液。
[0008]另有中国专利CN114597526A公开了《一种还原焙烧三元锂电池正极废料提取锂盐的方法》，将报废的锂电池经拆解得到三元正极片，将三元正极片破碎筛分得到三元正极粉料；将三元正极粉料放入还原气氛焙烧炉进行还原焙烧，得焙烧三元料；将焙烧三元料放入
球磨机进行浆化球磨，得到球磨三元料；将球磨三元料转入反应釜加水浸出，经固液分离得到富锂溶液和残渣将富锂溶液精制除杂，得精制富锂溶液；向精制富锂溶液通入二氧化碳，得到碳酸锂沉淀；将碳酸锂沉淀经浆化洗涤、离心脱水、烘干工序得到电池级碳酸锂。
[0009]从上述所公开的技术方案可以看出，上述现有技术对三元锂电池正极废料中锂的回收都需要在还原气氛或者氩气保护的气氛中高温焙烧，气体气氛一方面存在安全隐患、增加生产成本，另一方面对设备要求高制约生产产能。同时由于三元锂电池正极废料中除含有锂元素外，还含有大量的其他的稀有金属元素如镍、钴、锰等大量的元素，因其他稀有金属元素的存在，在后续的分离提取锂元素的过程中，造成提纯锂的困难，同时也严重的影响了对锂的提取率，并进一步的提高了锂的提取成本。
[0010]基于现有技术存在的不足，如何来提供了一种三元正极废料回收锂的方法，以三元正极废料为原料与碳粉充分混合，在提取焙烧前，将三元正极废料中的其他的金属元素先行进行初步的分离出来，然后对含锂元素的物料采用压砖在隧道窑中进行常规焙烧，在无气体气氛保护条件下进行，从而降低了其工艺煅烧成本及生产成本，然后在经过破碎、浸出、净化、沉锂制得碳酸锂产品。本专利技术具有生产规模大、锂回收率高、设备腐蚀性小、运行成本低、环保无污染等优点。并减少资源开发利用过程中的环境污染，实现可持续发展。

技术实现思路
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[0011]本专利技术提供一种三元正极废料回收锂的方法，以废旧三元电池废料，经粉碎过筛后为原料，经破碎、混合除杂、制砖状块料、焙烧、浸出、沉锂制备锂盐等工艺，提供一种工艺简单、效率高的回收锂的方法；采用隧道窑焙烧三元正极废料，产能大；同时焙烧的过程中不需要惰性气体保护，常规空气中焙烧安全、成本低；反应过程中不需要酸，锂的回收率高、工艺流程简短、环保其经济技术效益明显，锂的回收率高。减少废旧资源对环境污染，实现可持续发展。
[0012]本专利技术公开的一种三元正极废料回收锂的方法，以废旧三元电池废料，经粉碎过筛后为原料，其，包括以下步骤：
[0013](a)破碎：将废旧三元电池拆解回收的正极材料进行破碎后过筛，得到三元正极废料细粉料；
[0014](b)混合除杂：将三元正极废料细粉料和N
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甲基吡咯烷酮进行充分混合，得到三元正极混合浆料；将三元正极混合浆料与聚丙烯酰胺混合后，再加入硫酸钾盐，加热反应使聚丙烯酰胺水解反应，反应结束后使杂质离子溶入分离液中，固、液分离，得到分离液和固体渣；
[0015](c)制砖块料，将固体渣先和混合粘结剂进行充分搅拌混合后，再与碳粉搅拌混合均匀，送入压机装置中压制成砖块状，为焙烧混合砖块料；
[0016](d)焙烧：将焙烧混合料砖块料堆码于隧道窑车上，送入隧道窑装置中，经隧道窑高温焙烧，焙烧后进行机械破碎、球磨，得到焙烧破碎细粉料；
[0017](e)浸出：将焙烧破碎细粉料加水充分搅拌混合进行浸出，用带滤机装置进行固、液分离后，得到含锂溶液和浸出渣；
[0018](f)净化沉锂：将上述含锂溶液净化除杂，再用碳酸钠沉锂制备电池级碳酸锂。
[0019]所述的一种三元正极废料回收锂的方法，其：
[0020]步骤(a)中，控制三元正极废料细粉料中锂含量在2.0
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6.0Wt％之间，三元正极废料细粉料≤60目。
[0021]所述的一种三元正极废料回收锂的方法，其步骤(b)中，所述三元正极废料细粉料与碳粉的质量比为1.0︰(0.1
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3.0),碳粉≤60目。
[0022]所述的一种三元正极废料回收锂的方法，其步骤(b)控制三元正极废料细粉料和N
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甲基吡咯烷酮的质量比为1：2.5
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2.8；控制三元正极混合浆料与聚丙烯酰胺的质量比为1：0.2
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0.35；同时控制硫酸钾盐加入的量为三元正极废料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元正极废料回收锂的方法，以废旧三元电池废料，经粉碎过筛后为原料，其特征是，包括以下步骤：(a)破碎：将废旧三元电池拆解回收的正极材料进行破碎后过筛，得到三元正极废料细粉料；(b)混合除杂：将三元正极废料细粉料和N
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甲基吡咯烷酮进行充分混合，得到三元正极混合浆料；将三元正极混合浆料与聚丙烯酰胺混合后，再加入硫酸钾盐，加热反应使聚丙烯酰胺水解反应，反应结束后使杂质离子溶入分离液中，固、液分离，得到分离液和固体渣；(c)制砖块料，将固体渣先和混合粘结剂进行充分搅拌混合后，再与碳粉搅拌混合均匀，送入压机装置中压制成砖块状，为焙烧混合砖块料；(d)焙烧：将焙烧混合料砖块料堆码于隧道窑车上，送入隧道窑装置中，经隧道窑高温焙烧，焙烧后进行机械破碎、球磨，得到焙烧破碎细粉料；(e)浸出：将焙烧破碎细粉料加水充分搅拌混合进行浸出，用带滤机装置进行固、液分离后，得到含锂溶液和浸出渣；(f)净化沉锂：将上述含锂溶液净化除杂，再用碳酸钠沉锂制备电池级碳酸锂。2.根据权利要求1所述的一种三元正极废料回收锂的方法，其特征是：步骤(a)中，控制三元正极废料细粉料中锂含量在2.0
‑
6.0Wt％之间，三元正极废料细粉料≤60目。3.根据权利要求1所述的一种三元正极废料回收锂的方法，其特征是：步骤(b)中，所述三元正极废料细粉料与碳粉的质量比为1.0︰(0.1
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3.0),碳粉≤60目。4.根据权利要求1所述的一种三元正极废料回收锂的方法，其特征是：步骤(b)控制三元正极废料细...

【专利技术属性】
技术研发人员：南天，童声，张明，董飘平，张颖，
申请(专利权)人：江西金辉锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：