[发明专利]一种废旧锂离子电池电解液的无害化处理工艺及装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种废锂离子电池的处理方法，特别是一种废旧锂离子电池电解液的无害化处理工艺及装置。

(二)背景技术

随着国民经济的快速发展，每年全国报废锂离子电池数量越来越多，如何处理这些废锂离子电池是急需解决的大问题，这不仅关系着环境保护，而且也关系着自然资源的回收利用。锂离子电池电解液是电池的重要组成部分，由高纯有机溶剂、电解质盐和必要的添加剂组成，其中最常用的电解质盐为LiPF₆。作为目前锂电最常用的电解质，LiPF₆被普遍认为在使用过程中稳定性尚不够理想，如热稳定性差，易分解生成LiF和PF₅；易水解，电解液遇到痕量的水，LiPF₆便会与之发生水解反应，同时生成HF气体。由于氟化氢对植物的毒性比二氧化硫大20～300倍，而且氟化氢被植物吸收后能在其体内转移和积累，并可通过食物链进入人和动物体中引起氟中毒，所以大气氟污染问题已日益受到人们的广泛关注。目前对废旧锂离子电池的处理方法很多，常用的有火法、湿法冶金法，碱浸酸溶法、萃取法和浮选法等，主要目的是通过上述方法提取其中的贵重金属，而对该过程中电解液对人员和环境造成的危害和污染重视不够，对电解液不进行处理就随意排放，对环境和人体造成危害

(三)发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种设备简单、操作易行、环保效果好、容易实施且有良好经济效益的废旧锂离子电池电解液的无害化处理工艺及装置。

本发明的技术方案：

一种废旧锂离子电池电解液的无害化处理工艺，其特征在于按如下步骤实施：1)将废锂离子电池在常温下进行分拣，经液氮低温冷却后，在密闭环境中破碎成1～2平方厘米的块状物；2)将块状物放入Ca(OH)₂溶液中进行一级碱化处理，搅拌30～60min，静置后进行固液分离，分离后的固体进行进一步处理回收，液体进入二级碱化反应罐，气体则通入二级碱化反应罐液体内进行二级碱化处理，气体碱化处理共重复进行三次；3)三级碱化处理后的液体排入凝聚池，通过加入无机盐凝聚剂进一步沉淀；4)经三级碱化处理后的尾气，通过水喷淋进行无害化处理后排放。

所述Ca(OH)₂溶液的浓度为重量比为水：Ca(OH)₂)＝20：1～饱和。

所述无机盐凝聚剂为FeCl₃或明矾。

一种废旧锂离子电池电解液的无害化处理装置，其特征在于：由分拣机、料斗、低温处理器、密闭剪切式破碎机、一级、二级和三级反应罐、凝聚池和喷淋塔组成，并通过管道串联连接，分拣后的废旧锂离子电池经液氮低温预处理后通过料斗进入密闭剪切式破碎机，然后依次通过一级、二级、三级反应罐、凝聚池和喷淋塔，经三级反应罐分离的液体排入凝聚池进一步沉淀，尾气经喷淋塔无害化处理后排放。

本发明的工作原理见如下化学反应式：

LiPF₆→LiF+PF₅  (1)

PF₅+H₂O→2HF+POF₃  (2)

2HF+Ca(OH)₂→CaF₂+2H₂O  (3)

本发明的优点是：设计简单，操作简单易行，无害化处理效果好，且碱性溶剂可经过调配重复使用，既环保又经济，容易实施且有良好的经济效益。

(四)附图说明

附图为废旧锂离子电池电解液的无害化处理装置的流程示意图。

(五)具体实施方式

实施例：

一种废旧锂离子电池电解液的无害化处理工艺，按如下步骤实施：1)将废锂离子电池在常温下进行分拣、经液氮低温冷却后，在密闭环境中破碎成1～2平方厘米的块状物；2)将块状物放入重量比浓度为水：Ca(OH)₂)＝20：1的Ca(OH)₂溶液中进行一级碱化处理，搅拌30～60min，静置后进行固液分离，分离后的固体进行进一步处理回收，液体进入二级碱化反应罐，气体则通入二级碱化反应罐液体内进行二级碱化处理，气体碱化处理共重复进行三次；3)三级碱化处理后的液体排入凝聚池，通过加入无机盐凝聚剂明矾进一步沉淀；4)经三级碱化处理后的尾气，通过水喷淋进行无害化处理后排放。

一种废旧锂离子电池电解液的无害化处理装置，由分拣机、料斗、低温处理器、密闭剪切式破碎机、一级、二级和三级反应罐、凝聚池和喷淋塔组成，并通过管道串联连接；分拣后的废旧锂离子电池经液氮低温预处理后通过料斗进入密闭剪切式破碎机，然后依次通过一级、二级、三级反应罐、凝聚池和喷淋塔，经三级反应罐分离的液体排入凝聚池进一步沉淀，尾气经喷淋塔无害化处理后排放。