[发明专利]一种从废旧三元锂离子电池正极材料回收有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种从废旧三元锂离子电池正极材料回收有价金属的方法，所述方法包括流态化还原工序、冷却工序、水浸提锂工序、蒸发结晶工序、转化提锰工序和稀酸浸出工序。在本方法中，废旧三元锂离子电池正极材料经过流态化还原，实现物相和结构的转变，得到还原热料；还原热料经换热冷却之后送水浸提锂工序，冷却得到还原粉料中的锂进入水溶液体系，通过液固分离得到提锂粉料和氢氧化锂溶液，溶液蒸发结晶得到氢氧化锂；提锂粉料经转化提锰得到氢氧化锰和提锰粉料，提锰粉料通过稀酸浸出得到含镍钴铜的浸出液和氢气，氢气返回流态化还原工序，浸出液送回收镍钴铜等。本方法具有流程短，能耗低，环境友好，产品附加值高等优点。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池正极材料回收领域，特别涉及一种从废旧三元锂离子电池正极材料回收有价金属的方法。

背景技术

传统燃油汽车需要消耗大量的化石燃料，而且产生的汽车尾气含有固体悬浮微粒、一氧化碳、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等污染物，危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生不利影响。近年来，锂离子电池技术获得重要突破，新能源汽车进入了快速发展期。我国已经成为当今世界上最大的锂离子电池生产、消费和出口国，预计2020年动力锂离子电池的需求量将达到125Gwh，报废量将达到2.2Gwh，约50万吨。三元锂离子电池因其能量高、稳定性强，成为动力电池的主流。由于废旧三元锂离子电池正极材料含有镍、钴、锰、铜等重金属，如果不采用合理的手段收回，不仅污染环境而且浪费资源，也制约新能源汽车的持续发展。

目前国内废旧三元锂离子电池正极材料多采用浸出—净化—萃取的工艺进行回收处理，金属锂在酸溶过程中随着镍、钴、锰、铜等一起进入溶液中，经萃取提出镍、钴、铜之后，绝大部分锂留在萃取液中。此时萃取液中所含的锂浓度极低，回收困难。中国专利CN201010605151.1采取多级逆流萃取的方式处理含锂萃取液，得到高浓度的锂萃取液，用于制备锂盐。中国专利CN201010523257.7采用酸浸除杂，加入氟盐沉淀得到氟化锂。但是这两种方法均是先提取镍钴锰，最后提取锂，工艺流程长，得到的锂盐产品纯度低。为了提高锂的回收效率，优化工艺流程，一些科研人员提出先提取锂，后提取镍钴铜等其他金属，并申请了相关专利。中国专利CN201610479966.7将废旧锂离子电池正极材料与碳还原剂混合，在马弗炉中焙烧，然后鼓入二氧化碳水浸，得到碳酸氢锂溶液，用于制备碳酸锂产品。浸出渣送氨浸或氧化酸浸提取钴、镍、锰等其他元素。该工艺先提取金属锂，然后再提取其他有价元素，较其他工艺有了很大改进。但是该工艺由于采用固体还原剂容易引入新的杂质，固定床焙烧存在传质传热效率低，反应不均匀，不利于大规模工业生产等问题。

综上所述，现有的废旧三元锂离子电池正极材料回收技术存在流程长，体系复杂，锂提取困难等问题，固定床还原提锂工艺存在传质传热效率低，反应不均匀，使用的固体还原剂容易引入杂质等问题。因此，通过工艺技术创新，开发从废旧三元锂离子电池正极材料回收有价金属的技术具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出了一种从废旧三元锂离子电池正极材料回收有价金属的方法。本方法具有流程短，能耗低，环境友好，产品附加值高等优点。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种从废旧三元锂离子电池正极材料回收有价金属的方法，所述方法包括流态化还原工序1、冷却工序2、水浸提锂工序3、蒸发结晶工序4、转化提锰工序5和稀酸浸出工序6六个工序，具体按以下步骤进行：

1)废旧三元锂离子电池正极材料经过流态化还原工序，实现物相和结构的转变，还原尾气送处理，还原热料进入冷却工序；

2)在冷却工序，还原热料经过热介质换热得到冷却还原粉料，一部分冷却还原粉料返回流态化还原工序移出多余的热量，另一部分冷却还原粉料送水浸提锂工序，通过热介质从冷却工序换出的热量送蒸发结晶工序；