1.本發(fā)明屬于
電化學(xué)催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種帶電廢舊三元
鋰電池的酸浸回收方法。
背景技術(shù)：
2.隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，報(bào)廢的三元鋰電池會(huì)越來越多。從這些報(bào)廢電池經(jīng)無害化破碎分選出來的三元
正極材料，其回收利用過程需經(jīng)過酸浸，酸浸出鎳鈷錳鋰金屬鹽溶液。
3.鎳鈷錳鹽是三元前驅(qū)體的主要生產(chǎn)原料，而三元前驅(qū)體則是三元鋰電池的主要生產(chǎn)原料。鎳鈷錳鋰的酸浸一般采用硫酸+雙氧水的工藝酸浸出鎳鈷錳鋰。三元正極材料報(bào)廢料的主要化學(xué)成分為鎳鈷錳酸鋰lini
x
coymn
1-x-y
o2，是一種含高價(jià)態(tài)鎳鈷錳的化合物，酸浸時(shí)需加還原劑將高價(jià)鎳鈷錳還原成正二價(jià)的鎳鈷錳，其還原劑可用雙氧水、亞硫酸鈉、或二氧化硫等。
4.目前針對(duì)帶電廢舊三元鋰電池的破碎、處理，并通過酸浸回收鎳鈷錳和鋰的生產(chǎn)工藝，通常的方法是將廢舊三元鋰電池帶電破碎，破碎物料進(jìn)行無氧烘干或裂解，磁選磁性物質(zhì)，氣流分選分離出金屬殼體碎塊；其后極片碎片等物料再經(jīng)過數(shù)次破碎與研磨、振動(dòng)分選篩分離，分離出負(fù)極片上的銅箔、正極片上的鋁箔，以及極片上脫落下來的極粉，極粉被輸送到酸浸車間，與水、硫酸一起加入打漿釜攪拌，制作成固含量約20％的漿料；漿料、酸及雙氧水一起加入酸浸反應(yīng)釜，浸出鎳鈷錳和鋰。
5.但是，風(fēng)選過程中會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，重物料分選不徹底，同時(shí)需要精準(zhǔn)的風(fēng)量調(diào)節(jié)，且極粉容易在管道內(nèi)集結(jié)，進(jìn)而影響風(fēng)量和風(fēng)選效果，增加分選系統(tǒng)處理負(fù)擔(dān)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
6.本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本技術(shù)的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
7.鑒于上述和/或現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的其中一個(gè)目的是提供一種帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，本發(fā)明采用水流分選法分離殼體碎塊，用水洗法收集黑粉，漿料管道輸送，用
濃密機(jī)連續(xù)漿料增稠，工藝過程不揚(yáng)塵，環(huán)節(jié)少，維護(hù)簡單；且采用單次破碎，銅箔、鋁箔碎片尺寸較大，無鋁細(xì)粉產(chǎn)出，無爆燃風(fēng)險(xiǎn)。
8.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，包括，
9.將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎；
10.采用磁選法剔除磁性物質(zhì)，再采用水流分選法分離出金屬殼體碎塊，收集極片碎片；
11.用含酸水溶液浸泡所述極片碎片，通過超聲波清洗使極片碎片上的極粉脫落，極粉進(jìn)入溶液形成低固含量的漿料。
12.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：還包括將所述低固含量的漿料進(jìn)行增稠脫水，得到澄清液和增稠的漿料，將所述增稠的漿料進(jìn)行酸浸處理，得到高品位極粉。
13.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述進(jìn)行酸浸處理，將所述增稠的漿料用于濕法冶煉中的酸浸處理工藝。
14.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述澄清液以及水流分選的用后液，用酸調(diào)和后用于含酸高壓水流沖擊；
15.所述用酸調(diào)和，補(bǔ)充硫酸調(diào)和至酸含量為1.5～2％。
16.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：還包括，將脫粉后的極片碎片用清水清洗，干燥、色選分選，分選出正極片和負(fù)極片。
17.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述極片碎片的洗后液用于水流分選。
18.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎，將廢舊三元鋰電池帶電破碎成3～5cm的碎片，碎片不折疊、卷曲，極片碎片蓬松。
19.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述無氧破碎，注入保護(hù)氣體，氣體中氧氣的含量低于2％。
20.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：還包括，將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎后進(jìn)行無氧低溫裂解碳化，溫度為400～500℃，無氧裂解時(shí)間一小時(shí)以上。
21.作為本發(fā)明帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述無氧低溫裂解碳化，注入保護(hù)氣體，氣體中氧氣的含量低于2％。
22.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
23.本發(fā)明采用水流分選法分離殼體碎塊，用水洗法收集黑粉，漿料管道輸送，用濃密機(jī)連續(xù)漿料增稠，工藝過程不揚(yáng)塵，環(huán)節(jié)少，維護(hù)簡單；且采用單次破碎，銅箔、鋁箔碎片尺寸較大，無鋁細(xì)粉產(chǎn)出，無爆燃風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明適合于極片黑粉回收和鎳鈷錳鋰濕法冶煉的聯(lián)合場景。
附圖說明
24.為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中：
25.圖1為本發(fā)明回收處理方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
26.為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合說明書實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。
27.在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以
采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
28.其次，此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
29.實(shí)施例1
30.如圖1所述，本實(shí)施例提供的一種帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，為帶電無氧破碎、低溫?zé)o氧裂解、磁選、水流分選殼體碎塊、含酸水溶液浸泡超聲脫粉、色選分選法分離銅箔鋁箔、漿料增稠脫水和酸浸；其中，
31.(1)所述帶電無氧破碎是指將廢舊三元鋰電池密閉輸送至
破碎機(jī)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)無氧環(huán)境(氧氣含量低于2％)下破碎成3～5cm的極片、隔膜碎片及殼體碎塊。
32.(2)所述低溫?zé)o氧裂解，是將破碎后的物料密閉輸送到低溫?zé)o氧裂解爐，所述低溫?zé)o氧裂解爐的溫度在400～500℃，所述低溫?zé)o氧裂解爐在加入破碎后的物料前進(jìn)行抽真空且保持封閉，所述混合物料中摻雜的塑料隔膜及電解液進(jìn)行裂解碳化，無氧裂解時(shí)間1.5小時(shí)，裂解后的混合物料只剩下正、負(fù)極片和金屬；裂解后的破碎物料從高溫裂解爐中無氧冷卻后排出。
33.(3)所述磁選是將冷卻后的破碎物料在強(qiáng)磁場的作用下分離出鐵鋼殼體等磁性物質(zhì)。
34.(4)所述水流分選殼體碎塊，是將破碎物料投入到水流分選機(jī)中，由下往上的水流中，水流攜帶極片碎片往上移動(dòng)，而殼體碎塊由于重力在水流中下沉；從水流的上方取走極片碎片，從水流下方取走殼體碎塊。
35.(5)所述含酸水溶液浸泡超聲脫粉，用含酸水溶液浸泡所述極片碎片，通過超聲波清洗使極片碎片上的極粉脫落，使水流分選殼體碎塊后的正、負(fù)極片碎片，在含酸水溶液浸泡和超聲波清洗的共同作用下，極片上的黑粉脫落干凈，正極片變成鋁箔、負(fù)極片變成銅箔、黑粉進(jìn)入溶液變成低固含量漿料的過程。含酸水溶液是濃密機(jī)的澄清液、水流分選的用后液以及濕法冶煉的用后液，用酸調(diào)和后用于浸泡極片以及超聲波震動(dòng)脫粉的含酸水溶液；用酸調(diào)和是指補(bǔ)充硫酸調(diào)和至酸含量為2％；浸泡極片后硫酸與極片的黑粉發(fā)生反應(yīng)將消耗硫酸，及時(shí)補(bǔ)充液體的殘酸含量，保證ph值低于3.5。
36.脫粉后的極片碎片從溶液中分離出時(shí)，容易沾上少量黑粉，用清水或濕法冶煉的用后液將脫粉后的銅箔鋁箔碎片在超聲波震動(dòng)下再次清洗，使黑粉幾乎都進(jìn)入液體中。
37.(6)所述色選分選銅箔鋁箔，為含酸高壓水流脫粉后的鋁箔、銅箔經(jīng)清水沖洗熱風(fēng)烘干后，根據(jù)視頻成像中鋁箔、銅箔碎片的顏色差異，區(qū)別出鋁箔碎片、銅箔碎片，再用氣流噴嘴逐個(gè)挑選，分離銅箔碎片與鋁箔碎片。
38.(7)所述漿料增稠脫水，為上述極片脫除黑粉的漿料輸送到濃密機(jī)中增稠。漿料通過重力沉降濃縮為含固量為20％以上的底流漿料，借助安裝于濃密機(jī)內(nèi)慢速運(yùn)轉(zhuǎn)的耙的作用，使增稠的底流漿料由濃密機(jī)底部的底流口卸出，用作酸浸制漿的原料。濃密機(jī)上部產(chǎn)生較清凈的澄清液(溢流)，由頂部的環(huán)形溜槽排出，用作所述水流分選殼體碎塊和所述含酸高壓水流極片脫粉的溶液循環(huán)使用。
39.(8)所述酸浸，包括，漿料制作和酸溶。所述漿料為含鎳鈷錳酸鋰的粉料、石墨粉
料、水與酸液的混合料；來自所述漿料增稠脫水的濃密機(jī)，其增稠的底流漿料調(diào)制成固含量20～25％的漿料。所述酸溶在酸浸反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，通過添加漿料、硫酸、雙氧水，酸浸出鎳鈷錳鋰。
40.極粉回收率為99.9％、極粉中銅鋁含量為0.9％。
41.實(shí)施例2
42.本實(shí)施例2與實(shí)施例1基本相同，區(qū)別在于步驟(5)不同，具體的，
43.(5)采用含酸高壓水流極片脫粉，使水流分選殼體碎塊后的正、負(fù)極片碎片，在高壓含酸水流沖擊、滾筒篩網(wǎng)摩擦的共同作用下，極片上的黑粉脫落干凈，正極片變成鋁箔、負(fù)極片變成銅箔、黑粉進(jìn)入溶液變成低固含量漿料的過程。所述高壓水流為含有水、1.5～2％殘酸以及少量黑粉的混合液體的高壓射流。
44.極粉回收率為99.6％、極粉中銅鋁含量為2.2％。
45.本發(fā)明在常規(guī)帶電廢舊三元鋰電池濕法回收的基礎(chǔ)上，作出如下改進(jìn)：
46.(1)電池破碎料在500℃溫度附近進(jìn)行一小時(shí)以上的無氧裂解碳化，徹底失效和松散了電池極片上黑粉的粘結(jié)劑，靠水流沖擊與漏網(wǎng)摩擦可將極片脫粉干凈，改變了主要依靠堿浸和酸浸實(shí)現(xiàn)極片脫粉的常規(guī)濕法工藝。
47.(2)棄用了常規(guī)的風(fēng)流分選金屬殼體碎塊工藝，采用水流分選法分離金屬殼體碎塊。
48.(3)極片脫粉后的低固含量的漿料輸送至濃密機(jī)，連續(xù)生成增稠的底流漿料和較清凈的澄清液(溢流)，實(shí)現(xiàn)了回收生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定。
49.(4)濃密機(jī)增稠的底流漿料用作酸浸的漿料，以漿料增稠代替常規(guī)的漿料制作，合并了酸浸的漿料制作環(huán)節(jié)。
50.(5)濃密機(jī)較清凈的澄清液用于極片脫粉，實(shí)現(xiàn)了液體的循環(huán)使用。
51.(6)本發(fā)明采用水流分選法分離殼體碎塊，用水洗法收集黑粉，漿料管道輸送，用濃密機(jī)連續(xù)漿料增稠，工藝過程不揚(yáng)塵，環(huán)節(jié)少，工藝皮實(shí)，維護(hù)簡單。且采用單次破碎，銅箔、鋁箔碎片尺寸較大，無鋁細(xì)粉產(chǎn)出，無爆燃風(fēng)險(xiǎn)。而常規(guī)風(fēng)選工藝，需要精準(zhǔn)的風(fēng)量調(diào)節(jié)，且黑粉容易在管道內(nèi)集結(jié)，進(jìn)而影響風(fēng)量和風(fēng)選效果，時(shí)常需專業(yè)維護(hù)。
52.應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。技術(shù)特征：
1.一種帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：包括，將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎；采用磁選法剔除磁性物質(zhì)，再采用水流分選法分離出金屬殼體碎塊，收集極片碎片；用含酸水溶液浸泡所述極片碎片，通過超聲波清洗使極片碎片上的極粉脫落，極粉進(jìn)入溶液形成低固含量的漿料。2.如權(quán)利要求1所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：還包括將所述低固含量的漿料進(jìn)行增稠脫水，得到澄清液和增稠的漿料，將所述增稠的漿料進(jìn)行酸浸處理，得到高品位極粉。3.如權(quán)利要求3所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：所述進(jìn)行酸浸處理，將所述增稠的漿料用于濕法冶煉中的酸浸處理工藝。4.如權(quán)利要求2或3所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：所述澄清液以及水流分選的用后液，用酸調(diào)和后用于所述含酸水溶液浸泡；所述用酸調(diào)和，補(bǔ)充硫酸調(diào)和至酸含量為1.5～2％。5.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：還包括，將脫粉后的極片碎片用清水清洗，干燥、色選分選，分選出正極片和負(fù)極片。6.如權(quán)利要求5所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：所述極片碎片的洗后液用于水流分選。7.如權(quán)利要求1～3、6中任一項(xiàng)所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：所述將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎，將廢舊三元鋰電池帶電破碎成3～5cm的碎片，碎片不折疊、卷曲，極片碎片蓬松。8.如權(quán)利要求7所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：所述無氧破碎，注入保護(hù)氣體，氣體中氧氣的含量低于2％。9.如權(quán)利要求1～3、6、8中任一項(xiàng)所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：還包括，將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎后進(jìn)行無氧低溫裂解碳化，溫度為400～500℃，無氧裂解時(shí)間一小時(shí)以上。10.如權(quán)利要求9所述的帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，其特征在于：所述無氧低溫裂解碳化，注入保護(hù)氣體，氣體中氧氣的含量低于2％。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法，包括，將廢舊三元鋰電池?zé)o氧破碎；采用磁選法剔除磁性物質(zhì)，再采用水流分選法分離出金屬殼體碎塊，收集極片碎片；用含酸水溶液浸泡所述極片碎片，通過超聲波清洗使極片碎片上的極粉脫落，極粉進(jìn)入溶液形成低固含量的漿料。本發(fā)明采用水流分選法分離殼體碎塊，用水洗法收集黑粉，漿料管道輸送，用濃密機(jī)連續(xù)漿料增稠，工藝過程不揚(yáng)塵，環(huán)節(jié)少，維護(hù)簡單。單。單。
技術(shù)研發(fā)人員：趙志安 閆修林 朱伯倫 關(guān)樺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽西恩循環(huán)科技有限公司 上海西恩科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2021.12.01
技術(shù)公布日：2022/4/26
聲明：
“帶電廢舊三元鋰電池的酸浸回收方法與流程” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：安徽西恩循環(huán)科技有限公司 上海西恩科技股份有限公司
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