[发明专利]一种从废旧锂电池中回收金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从废旧锂电池中回收金属的方法。

背景技术

随着社会和科技的进步，人类对移动电话、笔记本电脑等各种移动电子设备的需求日趋增加。锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、可做成任何形状等诸多优点，目前已广泛应用于各种移动电子设备。

废旧锂离子电池中含有钴、铜、镍、铝、铁等多种有价值的金属元素，如果随意丢弃不仅会造成资源的严重浪费，也会给环境造成污染。对废旧锂离子电池进行回收处理，提取其中的金属，加以循环利用，是最理想的可持续发展方向。锂离子电池都是由钴酸锂正极、碳素材料负极、隔膜有机物、电解液、正负极集流体、防爆片、密封圈、顶盖、外壳等组成，这其中包括金属氧化物、碳素化合物、有机物、碱溶液、合金等各种性质完全不同的物质。因此，废旧锂离子电池的处理是一个极其复杂的过程，如果技术水平达不到处理要求，往往会在处理过程中造成更大的环境污染。因此，迫切需要开发一种简单高效、安全环保的废旧电池处理工艺，在回收金属的同时，避免环境污染，最终实现资源循环利用的可持续发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废旧锂电池中回收金属的方法，设备工艺简单、无烟尘污染，实现贵重金属资源的循环利用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种从废旧锂电池中回收金属的方法，包括放电处理、破碎、筛分、筛上物磁选分离、热处理和熔炼工序，先将回收的锂电池放入盛有电解液的槽中，使电池中的残余电量充分放净，用密封破碎机将废旧电池破碎，破碎尺寸要求小于50mm，用1～20mm的筛子将上述破碎后的物质进行筛分，筛下物为以负极和正极为主的较细颗粒，主要成分以金属氧化物、金属部件、碳素材料及碳类化合物为主，筛上物为以隔膜有机物和钢壳为主的较大片状物，对筛上物进行磁选分离，使钢壳与隔膜有机物分离，然后分别将筛上钢壳和筛下物放入热处理炉中进行真空热处理以脱除水分，然后分别对热处理后的筛下物和筛上钢壳进行熔炼：

A、所述热处理后的筛下物熔炼的具体操作步骤如下：

1)将热处理后的筛下物、熔剂、还原剂焦炭放入真空熔炼炉坩埚中，其各组合物按重量百分比为：热处理后的筛下物50～97％、熔剂3～30％、焦炭0～20％，三种组合物之和为100％；

所述熔剂为CaO或CaO与MgO、SiO₂、Al₂O₃及B₂O₃中的一种或一种以上组合，其中各组分按重量百分比计算，CaO≥50％、MgO≤20％、SiO₂≤20％、Al₂O₃≤10％、B₂O₃≤10％；

所述坩埚为石墨坩埚、钨坩埚、氮化硼坩埚中的一种；

2)将真空熔炼炉抽真空，真空度＜0.5Pa，向真空熔炼炉内充入惰性气体，控制充气压力为-0.09MPa～-0.03Mpa；

3)真空熔炼炉加热至1800～2800℃，直至物料全部熔化；

4)将完全熔化的物料，倒入浇铸包中；

5)待冷却至物料温度小于200℃后，取出浇铸包，拨除上面的炉渣，即可得到钴基合金；

B、所述热处理后的筛上钢壳熔炼的具体操作步骤如下：

1)将热处理后的筛上钢壳放入真空熔炼炉坩埚中，所述坩埚为刚玉坩埚、氧化镁坩埚、氧化钇坩埚、氧化锆坩埚、石墨坩埚中的一种；

2)将真空熔炼炉抽真空，真空度小于0.5Pa，向真空熔炼炉内充入惰性气体，控制充气压力为-0.097MPa～-0.05MPa；

3)真空熔炼炉加热至1500～2500℃，直至物料全部熔化；

4)将完全熔化的物料，倒入水冷的浇铸模中；

5)待冷却至物料温度小于100℃后，取出浇铸模中的合金，即可得到铁镍合金。

所述真空熔炼炉为感应熔炼炉、电弧炉或微波加热炉。

所述惰性气体为氮气、氩气、氦气、二氧化碳中的一种或一种以上。

所述磁选分离设备为永磁磁选机、电磁磁选机或磁滚筒，磁场强度为1000～10000Gs。

所述筛上钢壳热处理条件为：在真空热处理炉中，真空度小于5Pa，加热300～1000℃，保温2～10小时，所述热处理炉为连续式热处理炉或间歇式热处理炉。