[发明专利]含镍钴锰的废旧锂电池的回收处理工艺

说明书

本发明提供了一种含镍钴锰的废旧锂电池的回收处理工艺，首先将电池破碎并分选出活性物质粉和含铜铝的混合粉末，之后将活性物质粉与煤炭按一定的质量比加入至温度为750～850℃的焙烧炉中焙烧，将焙烧产物按一定的液固比加入到碳酸钠水溶液中并充入CO₂气体进行搅拌，过滤得到碳酸氢锂水溶液和镍钴锰滤渣，接着将镍钴锰滤渣、造渣剂和煤炭按一定的质量比加入到温度保持为1500～1600℃的富氧侧吹炉内，同时充入富氧空气并保持炉内为还原气氛，直至熔池内的镍、钴、铜元素形成镍钴铜合金，其余锰、铁、铝金属元素以氧化物形式形成锰渣上浮进入渣层，最后升温达到1650～2000℃，将锰渣放出并以水淬方式降温再收集。本发明方法，工艺简单新颖，污染小，安全性高。

技术领域

本发明涉及一种含镍钴锰的废旧锂电池的回收处理工艺。

背景技术

环境污染和石油能源危机问题共同推动了电动汽车及动力电池的发展。随着国内电动汽车的快速发展，动力电池的使用量也将逐渐增大。但动力电池均有一定的使用寿命，使用一段时间后需要更换，汽车用动力电池含有的重金属镍、钴、锰等均对自然环境和人类健康产生较大威胁。而另一方面，废旧动力电池中还含有大量具有很高回收利用价值的镍、钴、锂、铜等有价金属。因此，从节约资源和保护环境的角度考虑，废旧动力电池的回收利用也应跟上电动汽车推广应用的脚步。目前，对动力锂电池的火法回收利用研究涉及较少，因产出的镍钴铜合金夹杂过高的锰、锂、铝元素，品质较低，经济价值低，不适用于大规模火法回收锂电池。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单、新颖、安全性较高、污染较小的含镍钴锰的废旧锂电池的回收处理工艺。

本发明通过以下方案实现：

一种含镍钴锰的废旧锂电池的回收处理工艺，按以下步骤进行，

(a)将含镍钴锰的废旧锂电池进行破碎并分选出活性物质粉和含铜铝的混合粉末；通常破碎一般包括粗破、细破两个步骤，活性物质粉一般含镍、钴、锰、锂、石墨粉以及少量的铜、铝元素；

(b)将步骤(a)分选出的活性物质粉与煤炭按一定的质量比加入至温度为750～850℃的焙烧炉中焙烧3～5h，之后将焙烧产物按一定的液固比加入到碳酸钠水溶液中进行搅拌2～6h，在搅拌的同时充入CO₂气体，最后将搅拌后的产物过滤得到碳酸氢锂水溶液和镍钴锰滤渣；其中，煤炭的加入量为活性物质粉总质量的10～20％；碳酸钠水溶液与焙烧产物的液固比为10～15：1，且碳酸钠水溶液中的钠质量含量为焙烧产物中锂质量含量的1.1～1.5倍；焙烧炉一般为中频炉、电炉等；

(c)将步骤(b)得到的镍钴锰滤渣、造渣剂和煤炭按一定的质量比加入到温度保持为1500～1600℃的富氧侧吹炉内，同时持续往富氧侧吹炉内充入富氧空气并保持富氧侧吹炉内为还原气氛，直至熔池内的镍、钴、铜元素形成镍钴铜合金，从富氧侧吹炉的虹吸口处收集镍钴铜合金，其余锰、铁、铝金属元素以氧化物形式形成锰渣上浮进入渣层；其中，镍钴锰滤渣、造渣剂和煤炭的质量比为60～80：5～20：5～20；为保证富氧侧吹炉内为还原气氛并及时提供热量，充入的富氧空气的量为1300～1600m³，过氧系数α控制为0.3～0.4，可通过调整煤炭的用量及富氧空气的用量来达到过氧系数α的控制。实际操作时，为了便于操作及考虑工作效率，一般此步骤的时间控制在20～40min；

(d)最后往富氧侧吹炉内加入煤炭并充入富氧空气，直至富氧侧吹炉升温达到1650～2000℃，将锰渣放出并以水淬方式降温再收集。为保证富氧侧吹炉内温度达到要求，充入的富氧空气的量为1500～1900m³，过氧系数α控制为0.6～0.7，可通过调整煤炭的用量及富氧空气的用量来达到过氧系数α的控制。实际操作时，为了便于操作及考虑工作效率，一般此步骤的时间控制在10～30min。

所述步骤(c)和(d)中均产生烟尘，所述烟尘上升至炉顶流出至锅炉降温后经收尘装置收集。