[发明专利]一种含Co和/或Ni废旧电池的回收处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及资源回收与环境保护技术领域，尤其涉及一种废旧锂离子电池及相关材料的回收处理方法。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、工作电压高、无记忆效应等优点，目前已广泛应用于手机、MP3、相机等便携数码设备中。随着数码产品的更新换代，随之产生大量的废旧铝壳锂离子电池。锂离子电池富含钴、镍、铜有价金属，其中钴、镍含量高达10 wt.%。大量废旧锂离子电池的不当处理，不仅造成资源的巨大浪费，而且富含的重金属及有机物也会造成严重的环境问题。因此，开发先进的废旧电池回收再利用技术十分必要。

目前，废旧锂离子电池回收处理技术主要着眼于钴、镍、铜等有价金属的回收，具体工艺有湿法和火法两类。湿法工艺包括拆解、分选、浸出、溶液净化、金属提取等步骤，典型工艺在US5888463号等美国专利文献中有公开，其优点是产品质量好、环境影响可控，但湿法处理工艺普遍针对特定组成物料的处理，无法适应电池成分的急剧变化，并且产出大量废水和不稳定废渣，极易造成环境的二次污染。火法工艺则是将废旧电池或其拆解物料进行高温造渣熔炼处理，将其中的钴、镍、铜等有价金属富集合金中，并与炉渣分离，合金则进一步处理回收其中的钴、镍、铜。目前，典型的工艺可参见公开号为US2005/0235775A1的美国专利文献以及CN103526035A、CN103924088A、CN103370427A、CN103459623A、CN103380218A和CN103459624A号中国专利文献。上述废旧锂离子电池火法熔炼处理工艺，均具有原料处理能力大、操作较简单、产出炉渣结构稳定且无二次污染等优势。

然而，上述工艺均采用CaO-Al₂O₃-SiO₂三元系、FeO-CaO-SiO₂-Al₂O₃四元系和FeO-SiO₂-Al₂O₃三元系渣型熔炼，炉渣相有价金属含量极低，基本无再利用价值，仅可作为建筑材料使用，工艺的经济效益有待进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种综合经济效益更高、环境效益更好的含Co和/或Ni废旧电池的回收处理方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种含Co和/或Ni废旧电池的回收处理方法，包括以下步骤：

（1）准备含Co和/或Ni废旧电池（该废旧电池中几乎不含Mn，例如Mn含量在3wt.%以下，甚至1wt.%以下），另外准备造渣剂，所述造渣剂中至少含10 wt.%的Mn和Si；

（2）将上述准备的各种物料投入到熔炼炉中熔炼，熔炼产出含Co和/或Ni的合金、含Mn炉渣及烟尘；通过控制熔炼炉内的氧分压、熔炼温度和熔炼时间，将所述造渣剂中的高价态锰氧化物（如碳酸锰、MnO₂等）转化成含Mn炉渣中易被硫酸浸出的低价态锰氧化物（如MnO），熔炼产出的含Mn炉渣中Mn含量≥15wt.%、Fe含量≤5wt.%、Al₂O₃含量≤30wt.%；且0.2≤Mn/SiO₂≤3.0；即所述炉渣为MnO-SiO₂-Al₂O₃三元系冶炼渣型，且含Mn炉渣中的主要成分为MnO、SiO₂和Al₂O₃；熔炼物料中所含有的绝大部分（90%以上）Fe进入所述含Co和/或Ni的合金中。