一种废旧三元锂电池回收碳酸锂的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种废旧三元锂电池回收碳酸锂的装置及方法，所述方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种废旧三元锂电池回收碳酸锂的装置及方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池回收处理
，尤其涉及一种从废旧三元锂电池回收碳酸锂的方法，同时还涉及实施该方法的设备
。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车行业发展，三元锂电池得到广泛使用，随之产生了越来越多的废旧锂电池
。
废旧三元锂离子电池的回收利用受到广泛关注
。
目前，电池回收主流工艺为先回收镍
、
钴
、
锰元素，后回收锂，该工艺流程长锂离子损耗大，导致锂回收率低，并存在锂回收成本高
、
锂产品纯度低
、
对设备要求高
、
占地面积广
、
废水排盐量大
、
废渣为危险废物和公辅设施配置臃肿等缺点
。
少数企业采用前端提锂工艺，但基本都采用酸化焙烧
、
强酸浸出
、
加碱提锂等工艺，存在工艺流程中酸碱耗量大
、
环保压力大等难点
。
目前，制备电池级碳酸锂的方法有很多，如苛化法
、
碳酸锂重结晶法
、
热解法等，热解法制备高纯碳酸锂具有工艺简单
、
可操作性强
、
成本低廉
、
污染小等优点，目前应用较多，前景广阔
。
但传统热解法存在含锂溶液与二氧化碳反应效率低，热解反应设备容易结痂影响产能效率，二氧化碳耗量大等缺点
。
[0003]中国专利申请
CN112993428A
公开了一种废旧三元锂电池正极材料的回收方法，所述方法包括：将三元锂电池正极材料和还原剂进行焙烧；将焙烧后的产物进行水浸处理，同时通入
CO2，经固液分离得富含碳酸氢锂的溶液
。
该方法将还原剂电池负极材料和
/
或碳粉进行焙烧，可减少焙烧过程中酸雾产生，但因为负极材料和
/
或碳粉焙烧过程中会导致物料受热不均，烧结过程物料容易烧结成团，导致后续浸出率下降，而且在焙烧过程中会有大量二氧化碳产生，工业生产不符合减少碳排放理念
。
此外，该方法焙烧后直接水浸，并同时通入
CO2，工业化生产效果不佳，存在锂的回收效率低等问题
。
[0004]中国专利申请
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，该方法采用还原气氛为一氧化碳
、
氮气
、
天然气中的一种或多种混合气体，进行还原焙烧；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
。
该方法中采用了气体作为还原剂，解决了固体还原剂还原过程中拌料不均，局部过热等问题，焙烧后采用了先球磨物料再进水浸，水浸后先将渣过滤掉再进行与二氧化碳的反应，该方法中球磨物料及转运过程中会存在固态粉料逸散，先过滤掉的渣中会带走部分未完全浸出的锂，导致锂回收率下降；此外，该方法向精制富锂溶液通入二氧化碳，得到碳酸锂沉淀，工业生产中很难精确控制
CO2用量，过量二氧化碳会将锂盐转换为可溶解性的碳酸氢锂；该方法中二氧化碳未收集，焙烧过程中也产生大量二氧化碳，碳排放较高
。
因此，亟需研发一种低碳高效，节能环保的废旧锂电池的回收系统及工艺，以解决含锂溶液与二氧化碳反应效果差
、
锂回收率低的问题
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种废旧三元锂电池回收碳酸锂的装置及方法，解决现有技术中含锂溶液与二氧化碳反应效率低
、
锂回收率低的问题
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种废旧三元锂电池回收碳酸锂的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、
还原焙烧工序：将三元极粉料还原焙烧，得到焙烧后物料；
[0009]S2、
研磨水浸工序：将焙烧后物料进行研磨水浸操作，得到第一浆料；
[0010]S3、
循环反应工序：将第一浆料与二氧化碳进行循环反应，得到第二浆料；
[0011]S4、
除杂过滤工序：将第二浆料过滤除杂，得到滤液和滤渣；
[0012]S5、
热解提锂工序：滤液进行热解反应，得到碳酸锂固体；
[0013]S6、
洗涤工序：对碳酸锂固体进行洗涤；
[0014]S7、
干燥工序：将洗涤后的碳酸锂进行干燥
、
得到碳酸锂产品
。
[0015]本专利技术通过还原焙烧，将三元极粉料中不溶于水的锂盐，转化为在水中具有一定溶解度的锂盐；再通过研磨水浸工序将可溶锂充分浸出，通过循环反应工序将第一浆料中的氢氧化锂充分反应生成碳酸氢锂；再通过除杂过滤工序将三元极粉料中镍钴锰渣过滤，通过树脂除杂除去钙
、
镁
、
氟离子杂质，通过精密过滤器过滤后得到碳酸氢锂溶液；将饱和碳酸氢锂溶液通过热解提锂工序，热解生产出碳酸锂固体，通过洗涤除去钠离子，离心过滤得到碳酸锂，将碳酸锂干燥去除水分，碳酸锂产品
。
[0016]进一步地，步骤
S1
中所述还原焙烧工序，控制还原焙烧温度为
500℃
～
700℃
，整个操作过程采用氮气保护，采用微正压气氛还原，压力为
0.2
～
0.5MPa
，还原剂为氢气，氢气的通入量为
900
～
1100Nm3。
三元极粉料经过加热
、
还原反应
、
冷却过程，还原焙烧后的三元极粉料送入研磨水浸工序
。
采用氢气作为还原剂，有利于还原焙烧过程中拌料均匀，避免出现局部过热问题
。
[0017]所述三元极粉料为报废的锂电池经拆解
、
破碎
、
筛分得到的三元极粉混合物料
。
[0018]还原焙烧工序主要发生如下反应：
[0019]2LiNi
x
Co
y
MnzO2+H2＝
Li2O+2xNi+2Co
x
Mn
y
O+H2O
[0020]在本专利技术的一些是实施例中，步骤
S1
中还原剂为氢气和碳粉，其中碳粉与三元极粉料的质量比为
1:10
～
1.5:10
；氢气的通入量为
800
～
1100Nm3。
如此，不仅能够保证三元极粉料中的锂被充分还原，而且在还原焙烧过程中通入氢气有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种废旧三元锂电池回收碳酸锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
还原焙烧工序：将三元极粉料还原焙烧，得到焙烧后物料；
S2、
研磨水浸工序：将焙烧后物料进行研磨水浸操作，得到第一浆料；
S3、
循环反应工序：将第一浆料与二氧化碳进行循环反应，得到第二浆料；
S4、
除杂过滤工序：将第二浆料过滤除杂，得到滤液和滤渣；
S5、
热解提锂工序：滤液进行热解反应，得到碳酸锂固体；
S6、
洗涤工序：对碳酸锂固体进行洗涤；
S7、
干燥工序：将洗涤后的碳酸锂进行干燥处理，得到碳酸锂产品
。2.
根据权利要求1所述废旧三元锂电池回收碳酸锂的方法，其特征在于，步骤
S1
中还原焙烧温度为
500℃
～
700℃
，压力为
0.2
～
0.5MPa
；还原剂为氢气，氢气的通入量为
900
～
1100Nm3；或者还原剂为氢气和碳粉，碳粉与三元极粉料的质量比为
1:10
～
1.5:10
，氢气的通入量为
800
～
1000Nm3。3.
根据权利要求1所述废旧三元锂电池回收碳酸锂的方法，其特征在于，步骤
S2
中研磨操作和水浸操作同时进行，液固质量比为
6:1
～
10:1
，反应时间为2～
3h
，所述第一浆料中含锂浓度为7～
8g/L
，第一浆料中含有的固体粒度小于
200
目
。4.
根据权利要求1所述废旧三元锂电池回收碳酸锂的方法，其特征在于，步骤
S3
中所述循环反应工序包括一次二氧化碳反应和二次二氧化碳反应，所述一次二氧化碳反应温度为
25
～
35℃
，压力为
0.2
～
0.5MPa
，反应时间为
120min
以上，二次二氧化碳反应温度为
25
～
40℃
，反应时间为
60min
～
90min。5.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何银晖，董鹏，赵剑波，潘平，王宇佳，张成松，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：