[发明专利]一种利用玉米秸秆粉末回收废旧锂电池中有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种利用玉米秸秆粉末回收废旧锂电池中有价金属的方法。本发明所采用使用范围较广、使用量较多的钴酸锂电池作为原料。在有价金属浸出过程中，以玉米秸秆粉末作为还原剂，柠檬酸作为浸出剂，将废旧钴酸锂电池中的有价金属进行浸出，再采用化学沉淀的方法，使有价金属以金属盐的形式回收。这不仅实现了废旧锂电池无害化利用和金属资源再利用，还将避免玉米秸秆造成的环境污染，同时为农作物废物处理提供新思路。经检测，在利用玉米秸秆的浸出过程中，钴和锂的浸出效率分别为85%和98%。查阅相关文献及专利，还未发现与本回收方法相同的研究。

技术领域

本发明涉及一种利用玉米秸秆粉末回收废旧锂电池中有价金属的方法，属于固废回收领域。本方法可实现多种废物资源化，还可提高农业废物的利用率，为处理农作物提供新思路。

背景技术

锂电池在移动设备、个人电脑、电动汽车等领域的应用越来越广泛。它们具有体积和重量适中、电化学性能优越等吸引人的特点，可能使它们成为优于其他电池(如镍镉电池、锌/MnO2电池)的替代品。它们通常由贵重金属/金属氧化物、有机化学品、金属外壳和塑料组成。这些废旧里电池中通常含有有价值的材料，回收废旧电池可能会带来一定的经济效益。据报道，到2020年，我国废旧锂电池的总量将超过250亿。在正常使用状态下，锂电池的使用寿命仅有3年，届时将会产生大量的废旧锂电池。然而，废旧锂电池中所含的重金属和有毒有机物可能会对环境造成不利的影响。因此，考虑到环境保护和经济效益，增加对废旧锂电池回收的需求是必要的。

目前，回收废旧锂电池的方法一般采用：预处理→集流体分离→有价金属的浸出→有价金属的回收。其中有价金属的浸出起着关键的作用。所报道的浸出方式有：火法冶金法、湿法冶金法和生物冶金法。由于湿法冶金法具有能耗小、成本低、周期短、易操作等优点被广泛使用。湿法冶金法是通过浸出剂与还原剂组成的浸出体系对有价金属进行浸出。浸出剂主要分为有机浸出剂和无机浸出剂。由于有机浸出剂具有低污染、低危害以及低成本的优势逐渐代替了无机浸出剂。还原剂类别则分无机还原剂、有机还原剂及生物质还原剂。在2003年报道以过氧化氢作为无机还原剂进行浸出，而过氧化氢具有易分解、成本高等缺点，则采用亚硫酸酸钠和无机还原剂（抗坏血酸、葡萄糖）进行替代。在研究的过程中，废茶叶和美国植物支杆生物质还原剂被报道出具有良好的浸出效率。

由于玉米秸秆的经济效益较低，被大量闲置，并且玉米秸秆的处理单一，通常采用焚烧的方式进行处理。然而大量的玉米秸秆进行焚烧会造成区域内空气质量严重污染，甚至造成雾霾现象，对人民的生产生活带来严重威胁。生物质还原较于有机还原剂和无机还原剂来说，具有较大的发展前景和空间。无机还原剂和有机还原剂开发空间较窄，已经逐渐被舍弃。本发明采用玉米秸秆粉末作为还原剂，不仅提高废物资源的利用率，更重要的是满足环境友好型的要求。

发明内容

本发明方法是利用玉米秸秆粉末回收废旧锂电池中有价金属，属于固废回收领域。具有资源化、无污染、成本低等优点。本发明方法利用玉米秸秆包含大量还原性基团的特点，可将废旧锂电池中难浸出的金属离子还原为较易浸出的金属离子，可得到令人满意的结果，同时也增加了农业废弃物处理手段，是一种低成本、高回收且有前景的回收方法。

本回收方法按一下步骤进行：

1.对废旧钴酸锂电池进行预处理。使用饱和氯化钠对其进行放电处理，当废旧锂电池内部电压降到1.5伏以下时，采用人工拆解的方式，得到电极材料，并分离出正极材料。

2.将所得正极材料用剪刀剪成2×2cm大小的小片，放入三颈烧瓶中，并向其中注入200ml氮甲基吡咯烷酮淹没正极材料，在80℃的条件下，加热搅拌90min，将混合液放入超声波清洗器中超声清洗30min，可以观察到正极材料中的活性物质与铝箔完全脱离，回收铝箔，并将得到溶液进行过滤，得到黑色粉末。将黑色粉末放入管式炉内煅烧4h去除剩余粘黏剂和乙炔黑等物质，得到的钴酸锂粉末研磨30min备用。