權(quán)利要求書(shū): 1.一種廢舊三元
鋰電池回收
碳酸鋰的方法,其特征在于,包括以下步驟:S1、還原焙燒工序:將三元極粉料還原焙燒,得到焙燒后物料;
S2、研磨水浸工序:將焙燒后物料進(jìn)行研磨水浸操作,得到第一漿料;
S3、循環(huán)反應(yīng)工序:將第一漿料與二氧化碳進(jìn)行循環(huán)反應(yīng),得到第二漿料;
S4、除雜過(guò)濾工序:將第二漿料過(guò)濾除雜,得到濾液和濾渣;
S5、熱解提鋰工序:濾液進(jìn)行熱解反應(yīng),得到碳酸鋰固體;
S6、洗滌工序:對(duì)碳酸鋰固體進(jìn)行洗滌;
S7、干燥工序:將洗滌后的碳酸鋰進(jìn)行干燥處理,得到碳酸鋰產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,其特征在于,步驟S1中還原焙燒溫度為500℃~700℃,壓力為0.2~0.5MPa;還原劑為氫氣,氫氣的通入量為900~3
1100Nm;或者
還原劑為氫氣和碳粉,碳粉與三元極粉料的質(zhì)量比為1:10~1.5:10,氫氣的通入量為3
800~1000Nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,其特征在于,步驟S2中研磨操作和水浸操作同時(shí)進(jìn)行,液固質(zhì)量比為6:1~10:1,反應(yīng)時(shí)間為2~3h,所述第一漿料中含鋰濃度為7~8g/L,第一漿料中含有的固體粒度小于200目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,其特征在于,步驟S3中所述循環(huán)反應(yīng)工序包括一次二氧化碳反應(yīng)和二次二氧化碳反應(yīng),所述一次二氧化碳反應(yīng)溫度為
25~35℃,壓力為0.2~0.5MPa,反應(yīng)時(shí)間為120min以上,二次二氧化碳反應(yīng)溫度為25~40℃,反應(yīng)時(shí)間為60min~90min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,其特征在于,步驟S5中先將濾液進(jìn)行預(yù)熱,再將預(yù)熱后的濾液進(jìn)行熱解反應(yīng),熱解反應(yīng)溫度為55~95℃,熱解反應(yīng)時(shí)間為20~40min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,其特征在于,步驟S5中熱解反應(yīng)中生成的二氧化碳送至循環(huán)反應(yīng)工序回收利用;熱解反應(yīng)后得到的熱解母液與步驟S4中得到濾液進(jìn)行換熱降溫后送至研磨水浸工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,其特征在于,將干燥后的碳酸鋰產(chǎn)品進(jìn)行除磁處理,得到
電池級(jí)碳酸鋰。
8.一種回收碳酸鋰的裝置,其特征在于,包括依次聯(lián)用的還原焙燒爐(1)、珠磨機(jī)(2)、循環(huán)反應(yīng)設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備(5)、樹(shù)脂除雜設(shè)備(6)、熱解預(yù)熱器(7)、熱解反應(yīng)器(8)、離心洗滌劑機(jī)(9)、干燥設(shè)備(10)、氣流破碎設(shè)備(11)、除磁設(shè)備(12)、包裝設(shè)備(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述回收碳酸鋰的裝置,其特征在于,所述循環(huán)反應(yīng)設(shè)備包括第一反應(yīng)塔(3)和第二反應(yīng)塔(4),所述第一反應(yīng)塔(3)和第二反應(yīng)塔(4)的上部均設(shè)置有進(jìn)料口,第一反應(yīng)塔(3)和第二反應(yīng)塔(4)的底部均設(shè)置有出料口;所述第一反應(yīng)塔(3)的出料口與第二反應(yīng)塔(4)的進(jìn)料口連接,第二反應(yīng)塔(4)的出料口分別與第一反應(yīng)塔(3)和過(guò)濾設(shè)備(5)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述回收碳酸鋰的裝置,其特征在于,所述第一反應(yīng)塔(3)和第二反應(yīng)塔(4)上均設(shè)置有攪拌裝置,所述攪拌裝置具有攪拌軸,所述攪拌軸上設(shè)置有氣體通道。
說(shuō)明書(shū): 一種廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及廢舊鋰離子電池回收處理技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種從廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,同時(shí)還涉及實(shí)施該方法的設(shè)備。背景技術(shù)[0002] 隨著
新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展,三元鋰電池得到廣泛使用,隨之產(chǎn)生了越來(lái)越多的廢舊鋰電池。廢舊三元鋰離子電池的回收利用受到廣泛關(guān)注。目前,電池回收主流工藝為先回收鎳、鈷、錳元素,后回收鋰,該工藝流程長(zhǎng)鋰離子損耗大,導(dǎo)致鋰回收率低,并存在鋰回收成本高、鋰產(chǎn)品純度低、對(duì)設(shè)備要求高、占地面積廣、廢水排鹽量大、廢渣為危險(xiǎn)廢物和公輔設(shè)施配置臃腫等缺點(diǎn)。少數(shù)企業(yè)采用前端提鋰工藝,但基本都采用酸化焙燒、強(qiáng)酸浸出、加堿提鋰等工藝,存在工藝流程中酸堿耗量大、環(huán)保壓力大等難點(diǎn)。目前,制備電池級(jí)碳酸鋰的方法有很多,如苛化法、碳酸鋰重結(jié)晶法、熱解法等,熱解法制備高純碳酸鋰具有工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、成本低廉、污染小等優(yōu)點(diǎn),目前應(yīng)用較多,前景廣闊。但傳統(tǒng)熱解法存在含鋰溶液與二氧化碳反應(yīng)效率低,熱解反應(yīng)設(shè)備容易結(jié)痂影響產(chǎn)能效率,二氧化碳耗量大等缺點(diǎn)。[0003] 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN112993428A公開(kāi)了一種廢舊三元鋰電池
正極材料的回收方法,所述方法包括:將三元鋰電池正極材料和還原劑進(jìn)行焙燒;將焙燒后的產(chǎn)物進(jìn)行水浸處理,同時(shí)通入CO2,經(jīng)固液分離得富含碳酸氫鋰的溶液。該方法將還原劑電池
負(fù)極材料和/或碳粉進(jìn)行焙燒,可減少焙燒過(guò)程中酸霧產(chǎn)生,但因?yàn)樨?fù)極材料和/或碳粉焙燒過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致物料受熱不均,燒結(jié)過(guò)程物料容易燒結(jié)成團(tuán),導(dǎo)致后續(xù)浸出率下降,而且在焙燒過(guò)程中會(huì)有大量二氧化碳產(chǎn)生,工業(yè)生產(chǎn)不符合減少碳排放理念。此外,該方法焙燒后直接水浸,并同時(shí)通入CO2,工業(yè)化生產(chǎn)效果不佳,存在鋰的回收效率低等問(wèn)題。[0004] 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN114597526A公開(kāi)了一種還原焙燒三元鋰電池正極廢料提取鋰鹽的方法,該方法采用還原氣氛為一氧化碳、氮?dú)?、天然氣中的一種或多種混合氣體,進(jìn)行還原焙燒;將焙燒三元料放入球磨機(jī)進(jìn)行漿化球磨,得到球磨三元料;將球磨三元料轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜加水浸出,經(jīng)固液分離得到富鋰溶液和殘?jiān)鼘⒏讳嚾芤壕瞥s,得精制富鋰溶液;向精制富鋰溶液通入二氧化碳,得到碳酸鋰沉淀。該方法中采用了氣體作為還原劑,解決了固體還原劑還原過(guò)程中拌料不均,局部過(guò)熱等問(wèn)題,焙燒后采用了先球磨物料再進(jìn)水浸,水浸后先將渣過(guò)濾掉再進(jìn)行與二氧化碳的反應(yīng),該方法中球磨物料及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中會(huì)存在固態(tài)粉料逸散,先過(guò)濾掉的渣中會(huì)帶走部分未完全浸出的鋰,導(dǎo)致鋰回收率下降;此外,該方法向精制富鋰溶液通入二氧化碳,得到碳酸鋰沉淀,工業(yè)生產(chǎn)中很難精確控制CO2用量,過(guò)量二氧化碳會(huì)將鋰鹽轉(zhuǎn)換為可溶解性的碳酸氫鋰;該方法中二氧化碳未收集,焙燒過(guò)程中也產(chǎn)生大量二氧化碳,碳排放較高。因此,亟需研發(fā)一種低碳高效,節(jié)能環(huán)保的廢舊鋰電池的回收系統(tǒng)及工藝,以解決含鋰溶液與二氧化碳反應(yīng)效果差、鋰回收率低的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的在于提供一種廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的裝置及方法,解決現(xiàn)有技術(shù)中含鋰溶液與二氧化碳反應(yīng)效率低、鋰回收率低的問(wèn)題。[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:[0007] 一種廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,包括以下步驟:[0008] S1、還原焙燒工序:將三元極粉料還原焙燒,得到焙燒后物料;[0009] S2、研磨水浸工序:將焙燒后物料進(jìn)行研磨水浸操作,得到第一漿料;[0010] S3、循環(huán)反應(yīng)工序:將第一漿料與二氧化碳進(jìn)行循環(huán)反應(yīng),得到第二漿料;[0011] S4、除雜過(guò)濾工序:將第二漿料過(guò)濾除雜,得到濾液和濾渣;[0012] S5、熱解提鋰工序:濾液進(jìn)行熱解反應(yīng),得到碳酸鋰固體;[0013] S6、洗滌工序:對(duì)碳酸鋰固體進(jìn)行洗滌;[0014] S7、干燥工序:將洗滌后的碳酸鋰進(jìn)行干燥、得到碳酸鋰產(chǎn)品。[0015] 本發(fā)明通過(guò)還原焙燒,將三元極粉料中不溶于水的鋰鹽,轉(zhuǎn)化為在水中具有一定溶解度的鋰鹽;再通過(guò)研磨水浸工序?qū)⒖扇茕嚦浞纸?,通過(guò)循環(huán)反應(yīng)工序?qū)⒌谝粷{料中的氫氧化鋰充分反應(yīng)生成碳酸氫鋰;再通過(guò)除雜過(guò)濾工序?qū)⑷獦O粉料中鎳鈷錳渣過(guò)濾,通過(guò)樹(shù)脂除雜除去鈣、鎂、氟離子雜質(zhì),通過(guò)精密過(guò)濾器過(guò)濾后得到碳酸氫鋰溶液;將飽和碳酸氫鋰溶液通過(guò)熱解提鋰工序,熱解生產(chǎn)出碳酸鋰固體,通過(guò)洗滌除去鈉離子,離心過(guò)濾得到碳酸鋰,將碳酸鋰干燥去除水分,碳酸鋰產(chǎn)品。[0016] 進(jìn)一步地,步驟S1中所述還原焙燒工序,控制還原焙燒溫度為500℃~700℃,整個(gè)操作過(guò)程采用氮?dú)獗Wo(hù),采用微正壓氣氛還原,壓力為0.2~0.5MPa,還原劑為氫氣,氫氣的3
通入量為900~1100Nm。三元極粉料經(jīng)過(guò)加熱、還原反應(yīng)、冷卻過(guò)程,還原焙燒后的三元極粉料送入研磨水浸工序。采用氫氣作為還原劑,有利于還原焙燒過(guò)程中拌料均勻,避免出現(xiàn)局部過(guò)熱問(wèn)題。
[0017] 所述三元極粉料為報(bào)廢的鋰電池經(jīng)拆解、破碎、篩分得到的三元極粉混合物料。[0018] 還原焙燒工序主要發(fā)生如下反應(yīng):[0019] 2LiNixCoyMnzO2+H2=Li2O+2xNi+2CoxMnyO+H2O[0020] 在本發(fā)明的一些是實(shí)施例中,步驟S1中還原劑為氫氣和碳粉,其中碳粉與三元極3
粉料的質(zhì)量比為1:10~1.5:10;氫氣的通入量為800~1100Nm。如此,不僅能夠保證三元極粉料中的鋰被充分還原,而且在還原焙燒過(guò)程中通入氫氣有利于拌料均勻,避免出現(xiàn)局部過(guò)熱問(wèn)題。
[0021] 進(jìn)一步地,步驟S2中,所述研磨水浸工序,將焙燒處理后的物料經(jīng)計(jì)量后送至研磨裝置,研磨過(guò)程中加入水,研磨操作和水浸操作同時(shí)進(jìn)行,充分反應(yīng)2~3h;研磨水浸后得到的第一漿料中含鋰濃度為7~8g/L;第一漿料中含有的固體粒度<200目,液固質(zhì)量比為6:1~10:1,將第一漿料送至循環(huán)反應(yīng)工序。如此,不僅能夠避免物料在球磨及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)固態(tài)粉料逸散,而且能夠提高鋰的浸出率。[0022] 研磨水浸工序主要發(fā)生如下反應(yīng):[0023] Li2O+H2O=2LiOH[0024] 進(jìn)一步地,步驟S3中,所述循環(huán)反應(yīng)工序包括多級(jí)循環(huán)反應(yīng),將第一漿料不進(jìn)行過(guò)濾直接送入循環(huán)反應(yīng)工序,可有效避免未完全浸出的鋰被過(guò)濾掉,提高鋰回收率。[0025] 進(jìn)一步地,所述多級(jí)循環(huán)反應(yīng)包括一次二氧化碳反應(yīng)和二次二氧化碳反應(yīng)。一次二氧化碳反應(yīng)中操作溫度控制為25~35℃,操作壓力為0.2~0.5MPa,先將第一漿料與二氧化碳送入一次二氧化碳反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),通過(guò)攪拌讓二氧化碳與第一漿料充分反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間為120min以上;再將一次二氧化碳反應(yīng)器中的物料送至二次二氧化碳反應(yīng)器中,通入二氧化碳進(jìn)行反應(yīng),二次二氧化碳反應(yīng)器中操作溫度為25~40℃,反應(yīng)時(shí)間為60min~90min,操作壓力為常壓。當(dāng)二次二氧化碳反應(yīng)器中鋰離子未與二氧化碳反應(yīng)完全時(shí),可送回至一次二氧化碳反應(yīng)器;當(dāng)二次二氧化碳反應(yīng)器中鋰離子與二氧化碳充分反應(yīng)后送至下一工序。如此,既提高了第一漿料與二氧化碳反應(yīng)的效率,保證鋰離子與二氧化碳充分反應(yīng),又減少了二氧化碳消耗量。
[0026] 循環(huán)反應(yīng)工序主要發(fā)生如下反應(yīng):[0027] 2LiOH+CO2→Li2CO3+H2O[0028] Li2CO3+CO2+H2O→2LiHCO3[0029] 進(jìn)一步地,步驟S4中,將第二漿料過(guò)濾得到濾液和濾渣,濾液進(jìn)行樹(shù)脂除雜,除去鈣、鎂,再進(jìn)行樹(shù)脂吸附,除去氟、鈣、鎂,除雜處理后的濾液送至下段工序;將濾渣進(jìn)行多次洗滌,洗滌后得到的渣洗水返回研磨水浸工序,所述濾液為富鋰溶液。如此,能夠有效去除鈣、鎂、氟雜質(zhì),提高鋰的回收率。[0030] 所述濾渣為鎳鈷錳渣,用于提取鎳、鈷、錳等金屬。[0031] 進(jìn)一步地,步驟S5中,將步驟S4中的得到的濾液進(jìn)行熱解反應(yīng),熱解反應(yīng)溫度為55~95℃,熱解反應(yīng)時(shí)間為20~40min,熱解過(guò)程中生成的二氧化碳送至循環(huán)反應(yīng)工序進(jìn)行回收利用,熱解反應(yīng)后得到熱解母液含鋰濃度為2~3g/L。如此,實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)回收利用,有效降低碳排放。[0032] 通過(guò)熱解反應(yīng)后碳酸氫鋰溶液熱解為不易溶解的碳酸鋰固體,送至洗滌工序。所述熱解提鋰工序主要發(fā)生如下反應(yīng):[0033] 2LiHCO3→Li2CO3+CO2+H2O[0034] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,濾液進(jìn)行熱解反應(yīng)前先進(jìn)行預(yù)熱,將熱解母液與濾液進(jìn)行換熱降溫后送至研磨水浸工序進(jìn)行提鋰;適量熱解母液進(jìn)行開(kāi)路送至水處理系統(tǒng)進(jìn)行濃縮后返回系統(tǒng)。如此,在熱解過(guò)程中實(shí)現(xiàn)兩級(jí)熱解,二級(jí)熱解母液用于一級(jí)熱解物料預(yù)熱,物料經(jīng)過(guò)預(yù)熱后送至熱解反應(yīng)器進(jìn)行熱解反應(yīng),實(shí)現(xiàn)了能效梯次利用和熱解母液循環(huán)利用。[0035] 進(jìn)一步地,步驟S6中,所述洗滌工序采用離心洗滌。經(jīng)過(guò)熱解后部分鈉鹽進(jìn)行結(jié)晶進(jìn)入碳酸鋰產(chǎn)品中,通過(guò)純水洗滌將可溶性鈉鹽去除,從而降低碳酸鋰中鈉離子含量。根據(jù)系統(tǒng)鈉含量,洗滌水可多次循環(huán)使用,待水中鈉離子達(dá)到飽和狀態(tài)后開(kāi)路送至水處理系統(tǒng),并補(bǔ)充純水作為洗鈉水。如此,實(shí)現(xiàn)鈉的回收及節(jié)約用水。經(jīng)洗滌離心后碳酸鋰含水量為6%~10%,將洗滌后的碳酸鋰送至下段工序。
[0036] 進(jìn)一步地,步驟S7中,所述干燥工序包括以下步驟,將碳酸鋰進(jìn)行干燥去除水分后篩分破碎,經(jīng)過(guò)除磁后進(jìn)行包裝,得到碳酸鋰產(chǎn)品。步驟S7中篩分破碎得到的篩上物返回研磨水浸工序,以提高鋰回收率。[0037] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,將干燥后的碳酸鋰產(chǎn)品通過(guò)篩分破碎,批混除磁處理,得到電池級(jí)碳酸鋰。[0038] 一種根據(jù)上述方法回收碳酸鋰的裝置,包括依次設(shè)置聯(lián)用的還原焙燒爐、珠磨機(jī)、循環(huán)反應(yīng)設(shè)備、過(guò)濾設(shè)備、樹(shù)脂除雜設(shè)備、熱解預(yù)熱器、熱解反應(yīng)器、離心洗滌劑機(jī)、干燥設(shè)備、氣流破碎設(shè)備、除磁設(shè)備、包裝設(shè)備。該系統(tǒng)能夠依次完成還原焙燒工序、研磨水浸工序、循環(huán)反應(yīng)工序、除雜過(guò)濾工序、熱解提鋰工序、洗滌工序和干燥工序,并將產(chǎn)物進(jìn)行包裝后得到電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品。[0039] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中,所述過(guò)濾設(shè)備為板框
過(guò)濾機(jī),所述干燥設(shè)備為盤(pán)式干燥機(jī),所述還原焙燒爐為帶式還原爐,所述樹(shù)脂除雜設(shè)備為樹(shù)脂塔,這些設(shè)備均可采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的設(shè)備。[0040] 進(jìn)一步地,所述循環(huán)反應(yīng)設(shè)備包括第一反應(yīng)塔、第二反應(yīng)塔。所述第一反應(yīng)塔的出料口與第二反應(yīng)塔的進(jìn)料口連接。所述進(jìn)料口位于第一反應(yīng)塔和第二反應(yīng)塔上部,所述進(jìn)料口位于第一反應(yīng)塔和第二反應(yīng)塔底部。如此,能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳與物料進(jìn)行循環(huán)反應(yīng),提高二氧化碳利用率,保證物料與二氧化碳充分反應(yīng)。[0041] 進(jìn)一步地,所述第二反應(yīng)塔配備兩組泵,第一組泵做為循環(huán)泵使用,當(dāng)鋰離子未與二氧化碳反應(yīng)完全時(shí),由第一組泵將第二反應(yīng)塔中的物料送回至第一反應(yīng)塔,當(dāng)鋰離子與二氧化碳反應(yīng)完全后由第二組泵將第二反應(yīng)塔中的物料送至過(guò)濾設(shè)備。[0042] 進(jìn)一步地,所述第一反應(yīng)塔和第二反應(yīng)塔上均設(shè)置有攪拌裝置,所述攪拌裝置的攪拌軸上設(shè)置有通向反應(yīng)塔底部的氣體通道,二氧化碳通過(guò)氣體通道分別通入至第一反應(yīng)塔和第二反應(yīng)塔底部。如此,可以避免反應(yīng)塔內(nèi)出現(xiàn)結(jié)痂,影響反應(yīng)效率及設(shè)備使用壽命。[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果如下:[0044] (1)本發(fā)明的方法鋰回收率超過(guò)90%,整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿加入,減少酸堿耗量,節(jié)約了生產(chǎn)成本,消除了酸堿腐蝕提高了設(shè)備使用壽命。[0045] (2)本發(fā)明在循環(huán)反應(yīng)工序中采用兩級(jí)反應(yīng)塔,使二氧化碳與含鋰漿料進(jìn)行循環(huán)反應(yīng),既提高了反應(yīng)效率,又減少了二氧化碳消耗;此外,攪拌裝置可以很好的消除反應(yīng)塔內(nèi)結(jié)痂問(wèn)題。[0046] (3)本發(fā)明在熱解提鋰工序中實(shí)現(xiàn)兩級(jí)熱解,二級(jí)熱解母液用于一級(jí)熱解物料預(yù)熱,物料經(jīng)過(guò)預(yù)熱后送至熱解反應(yīng)器進(jìn)行熱解,實(shí)現(xiàn)了能效梯次利用和母液循環(huán)利用,降低了能耗;熱解反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行回收利用,實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。附圖說(shuō)明[0047] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖;[0048] 圖2是本發(fā)明的廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0049] 附圖標(biāo)記說(shuō)明:1還原焙燒爐;2珠磨機(jī);3第一反應(yīng)塔;4第二反應(yīng)塔;5過(guò)濾設(shè)備;6樹(shù)脂除雜設(shè)備;7熱解預(yù)熱器;8熱解反應(yīng)器;9離心洗滌機(jī);10干燥設(shè)備;11氣流破碎設(shè)備;12除磁設(shè)備;13包裝設(shè)備。具體實(shí)施方式[0050] 以下將結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是,在不沖突的情況下,本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。[0051] 實(shí)施例1[0052] 一種廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的方法,采用如圖2所示的廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的裝置進(jìn)行,包括以下步驟:[0053] S1、還原焙燒工序:本工序采用帶式還原爐進(jìn)行還原焙燒,控制還原焙燒溫度為3
500℃~600℃,還原焙燒2h,整個(gè)過(guò)程采用氮?dú)獗Wo(hù),并向爐管內(nèi)通入1036Nm 還原性氣體氫氣,采用0.3MPa微正壓氣氛還原,三元極粉料經(jīng)過(guò)加熱、還原反應(yīng)、冷卻,被還原的三元極粉料(焙燒后物料)通過(guò)帶式提升機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至料倉(cāng)內(nèi)或送入珠磨機(jī)2中進(jìn)行研磨水浸操作。
[0054] S2、研磨水浸工序:將焙燒后物料經(jīng)計(jì)量
給料機(jī)給料至珠磨機(jī)2,研磨過(guò)程中加入水或后續(xù)操作產(chǎn)生的渣洗水,液固比為9:1,研磨操作與水浸操作同時(shí)進(jìn)行,充分反應(yīng)2h,研磨至粒度小于200目,檢測(cè)浸出液中含鋰7.5g/L,研磨后的物料通過(guò)螺旋分選機(jī)進(jìn)入礦漿中轉(zhuǎn)槽,采用泵送至循環(huán)反應(yīng)工序。[0055] S3、循環(huán)反應(yīng)工序:將第一漿料泵送至第一反應(yīng)塔3,控制反應(yīng)溫度為20℃,操作壓力為0.4MPa,二氧化碳由攪拌軸中心通入至第一反應(yīng)塔3底部,通過(guò)攪拌使二氧化碳與物料充分反應(yīng),反應(yīng)時(shí)間2.5h;第一反應(yīng)塔3中物料由壓力送至第二反應(yīng)塔4,由第二反應(yīng)塔4的攪拌軸中心通入二氧化碳進(jìn)行反應(yīng),第二反應(yīng)塔4中反應(yīng)操作溫度25℃,操作壓力為常壓,反應(yīng)時(shí)間1h,第二反應(yīng)塔4配備兩組泵,第一組泵作為循環(huán)泵使用,當(dāng)鋰離子未與二氧化碳反應(yīng)完全時(shí),由第一組泵將第二反應(yīng)塔4中的物料送回至第一反應(yīng)塔3,當(dāng)鋰離子與二氧化碳反應(yīng)完全后由第二組泵送至下一工序。[0056] S4、除雜過(guò)濾工序:本工序主要包括鎳鈷錳渣壓濾、樹(shù)脂除鈣鎂、樹(shù)脂除氟、精密過(guò)濾四段凈化除雜工藝,將循環(huán)反應(yīng)工序合格后的第二漿料送至板框壓濾機(jī)過(guò)濾得到鎳鈷錳渣和濾液,鎳鈷錳渣進(jìn)行一次機(jī)上洗滌,再進(jìn)行一次漿化洗滌,產(chǎn)生的渣洗水返回前端研磨水浸工序,以提高鋰的回收率;濾液送至樹(shù)脂塔進(jìn)行除鈣鎂,再進(jìn)行樹(shù)脂吸附除氟、除鈣鎂處理,除雜后濾液經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器送至下段工序。[0057] S5、熱解提鋰工序:將過(guò)濾后的濾液送入熱解預(yù)熱器7,預(yù)熱至30~40℃后送入熱解反應(yīng)器8中加熱至60℃,溶液中有碳酸鋰晶體析出,繼續(xù)加熱至90℃,保持30min,得到碳酸鋰固體;熱解過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳送至反應(yīng)塔進(jìn)行回收利用,熱解母液含鋰濃度為2~3g/L,將熱解母液與進(jìn)入預(yù)熱器前的濾液進(jìn)行換熱降溫后送至研磨水浸工序進(jìn)行提鋰。
[0058] S6、洗滌工序:將碳酸鋰固體送入離心洗滌機(jī)9中進(jìn)行離心洗滌,根據(jù)系統(tǒng)鈉含量,洗滌水可多次循環(huán)使用,待水中鈉離子達(dá)到飽和狀態(tài)后開(kāi)路送至水處理系統(tǒng),并補(bǔ)充純水作為鈉洗滌水;經(jīng)離心洗滌后碳酸鋰含水為7%,送至下段工序進(jìn)行干燥。[0059] S7、干燥工序:將洗滌后的碳酸鋰在干燥設(shè)備10中進(jìn)行干燥,通過(guò)氣流破碎設(shè)備11后在除磁設(shè)備12中混批除磁,用包裝設(shè)備13包裝后稱(chēng)重,得到電池級(jí)碳酸鋰產(chǎn)品。[0060] 檢測(cè)結(jié)果為生產(chǎn)的電池級(jí)碳酸鋰質(zhì)量符合YS/T582?2013標(biāo)準(zhǔn);鋰回收率為91.17%。
[0061] 實(shí)施例2[0062] 重復(fù)實(shí)施例1,不同之處在于:[0063] 步驟S1中將10kg廢舊電池三元極粉料與活性炭粉按照10:1比例混合均勻,放入還3
原焙燒爐1進(jìn)行焙燒;控制還原焙燒溫度為600℃~700℃,在惰性氣體保護(hù)下通入900Nm 氫氣,還原焙燒2h,得到焙燒后三元極粉物料。
[0064] 步驟S2中待焙燒后三元極粉料冷卻后送入珠磨機(jī)2中進(jìn)行研磨水浸操作,研磨至粒度小于200目,液固比為6.5:1。[0065] 步驟S5中將過(guò)濾后溶液進(jìn)行水浴加熱,加熱至60℃溶液中有碳酸鋰晶體析出,繼續(xù)加熱至90℃,保持30min,得到碳酸鋰固體。[0066] 檢測(cè)結(jié)果為生產(chǎn)的電池級(jí)碳酸鋰質(zhì)量符合YS/T582?2013標(biāo)準(zhǔn);鋰回收率為91%。[0067] 上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說(shuō)明本發(fā)明,而不用于限制本發(fā)明的范圍,在閱讀了本發(fā)明之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落入本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
聲明:
“廢舊三元鋰電池回收碳酸鋰的裝置及方法” 該技術(shù)專(zhuān)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(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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