本技术公开了一种同步回收废旧三元锂电池中锂、铜、钴、镍、锰的方法,将废旧三元锂电池在熔炼炉中进行还原熔炼,在还原熔炼过程中加入氯化钙,加入石灰石和石英石造渣,将电池材料中的铜、钴、镍元素还原至合金中,锂、锰元素在熔炼过程中转化成易挥发的氯化锂和氯化锰,挥发进入气相中收集,然后再用水洗‑氢氧化钠沉淀‑碳酸钠沉淀法制备碳酸锂和氢氧化锰。本发明方法实现了锂、镍、钴、铜、锰的同步回收,且与现有湿法处理工艺相比,处理量更大,预处理更简单,缩短了回收工艺流程,降低了经济成本。
背景技术
随着我国新能源汽车产业的迅猛发展,退役锂电池的回收处理也变得愈发重要,锂电池的平均寿命通常为5~8年,预计2026年我国废旧锂离子电池的理论回收量将达到231.2万吨。废旧锂电池的回收利用对于我国可持续发展战略的实施有重要意义。在环保方面,锂电池回收可以避免其所含的重金属和氟化物等有毒物质污染环境。在战略资源方面,我国镍、钴、锂等资源较为匮乏,进口率分别高达60%、95%、80%。废旧锂电池中锂、铜、钴、镍、锰的含量远高于在原生矿石中的品位,因此对废旧锂电池中有价金属进行回收利用,是解决我国相关资源短缺的重要途径,也对推动我国新能源汽车行业的可持续发展具有重要的战略意义。
废旧锂电池回收处理的主要方法包括湿法处理和火法处理。废旧锂电池湿法回收工艺包括废旧锂电池的预处理(放电、破碎筛分、电极材料分离)、浸出过程、浸出液中有价金属的分离和提纯(溶剂萃取法、沉淀法、电解法、离子交换法和盐析法)等。湿法冶金技术能够回收锂电池中的绝大多数组分,但是该工艺存在回收流程长、经济成本高等缺点。
传统火法处理是将废旧锂电池直接在熔炼炉中还原熔炼,省去了废电池预处理工艺,电池中的塑料、有机溶剂和石墨燃烧提供热量,同时铝盒石墨可以作为还原剂,再加入石灰石和石英岩造渣,就能熔炼得到含有铝、硅、钙、锰和铁的炉渣以及含有铜、钴、镍和少量铁的合金。再对得到的合金采用硫酸浸出和溶剂萃取的技术分别回收铜、钴、镍。如专利CN103526035B采用废旧锂电池或/和含铜、钴、镍的冶炼渣一起熔炼,该方法使用碱性渣系,获得的合金铜、钴、镍的回收率均≥95%,炉渣中铜、钴、镍的含量均≤0.5wt.%,该方法对铜、钴、镍的回收有良好效益,但是并未涉及锂的回收,锂基本上都进入到炉渣中,需要单独的湿法流程来回收。专利CN113061725A提出一种从废旧锂电池火法处理中回收锂的方法,具体通过添加剂将锂元素以氯化锂形式挥发进入气相,同时回收Cu-Fe-Co合金。该方法可以回收锂元素,但是所得合金含60-70%的铁,影响铜和钴的分离回收,且该方法并未提及镍的回收。
实现思路