[发明专利]从火法回收锂电池产生的炉渣中提取锂的方法

说明书

本发明涉及从火法回收锂电池产生的炉渣中提取锂的方法，属于能源材料技术领域。本发明解决的技术问题是提供从火法回收锂电池产生的炉渣中提取锂的方法。该方法以盐酸浸取，并在合适的温度条件下真空干燥除去铝，再将除铝渣浸出，通过在浸出液中加入硫酸锂，使大量的氯化钙沉淀，再通过纳滤膜将溶液中的一价锂与二价离子分离，一价锂溶液浓缩，可以处理成锂盐产品，二价离子溶液经碱化除杂后返回前段浸出，碱化渣可用于提取有价金属元素镍、钴、锰。本发明的方法可以从铝、钙含量较高的炉渣中提取锂元素，同时还能提取炉渣中的镍钴锰等有价金属元素，使炉渣经济价值最大化，且工艺条件简单，可操作性强，能大批量处理炉料，工业上易于实现。

技术领域

本发明涉及从火法回收锂电池产生的炉渣中提取锂的方法，属于能源材料技术领域。

背景技术

近年来，消费类电子产品、电动车和电网储能三大领域得到迅猛发展，对锂离子电池的发展起了巨大推动作用。随着锂离子电池在市场投放数量越来越多和市场上锂离子电池逐步完成生命周期，废旧锂离子电池数量将会愈来愈多，废旧锂离子电池的回收处理势在必行。废旧锂离子电池的回收不仅可以避免对环境造成污染，也可以缓解资源需求和供应之间的矛盾，减缓对锂资源的担忧。

锂离子电池回收技术可分为湿法回收和火法回收。湿法是以无机酸溶液将废旧电池中的各有价成分浸出后，再以络合交换法、碱煮－酸溶法、酸溶－萃取－沉淀法等加以回收。火法主要是通过高温焚烧分解去除起黏结作用的有机物，以实现锂电池组成材料间的分离，同时可使电池中的金属及其化合物氧化、还原并分解，在其以蒸气形式挥发后，用冷凝等方法将其收集。在火法处理废旧锂离子电池过程中，电池和助熔剂(氧化钙、氧化硅)一起高温熔融，其中的钴和镍被回收，负载金属铝箔和助熔剂则生成了新的、不稳定的物相—硅铝酸盐，主要包括硅铝酸钠钙和硅铝酸锂钾，这也是从火法回收锂电池产生的炉渣(以下简称炉渣)的主要成分。锂电池中的钴和镍，由于提取价值较高而被优先提取；锂的提取工艺复杂，成本较高，因此提取钴镍后的炉渣通常作为建筑材料使用。将炉渣作为废料销往建筑工业制作水泥，将会导致其中宝贵的锂资源的浪费。

目前，国内外对炉渣的处理技术仅有少量的相关报道。

专利WO2011141297 A1公开了一种将电池火法产生的炉渣运用于建筑材料的方法，主要步骤如下：降低含锂合金冶炼温度，得到金属相与富锂炉渣，分离、冷却、凝固炉渣，雾化粉碎炉渣≤1mm，将粉末炉渣作为建筑材料添加剂添加至混凝土生产前工序。该方法利用炉渣带锂特性减少混泥土中碱金属的反应，解决了电池火法回收中产生炉渣的利用问题，但没有将其中的锂元素提炼出来，没有使炉渣经济价值最大化。

专利CN103219561 A提到了从锰酸锂电池冶炼炉渣中提取锂的一种方法，主要步骤如下：将锰酸锂电池正极片于300～600℃加热1～4h，然后分离铝箔，得到锰酸锂正极材料、导电剂和粘结剂的混合物。混合物于1000～1200℃煅烧1～3h，然后造球；造球后的混合物与碳质还原剂、硅石、石灰按重量比100:18～22:13～17:14～18混匀，电炉冶炼1～3h，得到锰硅合金和炉渣；炉渣酸浸得到含锂溶液，再加入碳酸钠溶液沉淀，过滤，得到碳酸锂。该方法工艺较为复杂，且在实验前步骤中已经分离铝箔，因此冶炼炉渣中铝含量低，该专利所提供的方法不适用于含铝量较高的炉渣。