[发明专利]废旧锂离子电池的回收处理工艺

说明书

本发明提供了一种废旧锂离子电池的回收处理工艺，首先将废旧锂离子电池、碎煤、石英石、石灰石、硫化亚铁以一定质量比加入到起炉并处于保温状态的底吹炉内，同时往底吹炉内充入富氧空气，保持底吹炉内为氧化气氛并持续升温，直至加入底吹炉内的所有物料完全熔化并将各种金属元素氧化生成熔池；之后往底吹炉内加入碎煤并充入富氧空气，保持底吹炉内为深度还原气氛，直至熔池内的镍、钴、铜形成粗镍钴铜合金进入炉缸并从虹吸口处压出收集，其余金属元素以氧化物形式形成锂渣上浮进入渣层；最后往底吹炉内加入碎煤并充入富氧空气，直至底吹炉内温度达到1450～1650℃，将锂渣从出渣口放出并水淬降温收集。本发明方法，工艺简单新颖，污染小，安全性高。

技术领域

本发明涉及一种废旧锂离子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、钴以及酸、碱等电解质溶液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，国内外企业及研究人员主要针对消费类的民用电池的回收利用开展研究，对动力电池的回收利用研究涉及较少。同时，火法回收处理研究整个过程能耗高，效率低，产生硫氧化物和氮氧化物，污染大，炉体烟尘浪费未回收，冶炼过程对炉体、炉底腐蚀性大，安全性低。

发明内容

本发明旨在提供一种工艺简单、新颖、安全性较高、污染较小的废旧锂离子电池的回收处理工艺。

本发明通过以下方案实现：

一种废旧锂离子电池的回收处理工艺，按以下步骤进行，

(a)首先将废旧锂离子电池、碎煤、石英石、石灰石、硫化亚铁以一定质量比加入到起炉并处于保温状态的底吹炉内，同时往底吹炉内充入富氧空气，保持底吹炉内为氧化气氛并持续升温，直至加入底吹炉内的所有物料完全熔化并将各种金属元素氧化生成熔池；废旧锂离子电池、碎煤、石英石、石灰石、硫化亚铁的质量比为60～85：3～15：1～5：1～5：5～15。为保证底吹炉内为氧化气氛并持续升温，充入的富氧空气用量为1600～2500m³，过氧系数α控制为0.7～0.8；一般情况下，所述底吹炉持续升温至1450℃以上，就可以达到所有物料完全熔化的目的。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30～80min即可达到所有物料完全熔化并将各种金属元素氧化生成熔池的目的；硫化亚铁的加入，有利于调控过氧系数，能减少碎煤量的加入，防止氧化阶段因煤过量产生深度还原气氛，硫元素能提供足够的燃烧热量，使物料产生熔池；

(b)之后往底吹炉内加入碎煤并充入富氧空气，保持底吹炉内为深度还原气氛，直至熔池内的镍、钴、铜形成粗镍钴铜合金进入炉缸并从虹吸口处压出收集，其余金属元素以氧化物形式形成锂渣上浮进入渣层；为保证底吹炉内为深度还原气氛并及时提供热量，充入的富氧空气用量为1400～1800m³，过氧系数α控制为0.2～0.4，碎煤的加入量根据需要调整，以满足将过氧系数α控制为0.2～0.4即可；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30～60min；

(c)最后往底吹炉内加入碎煤并充入富氧空气，直至底吹炉内温度达到1450～1650℃，将锂渣从出渣口放出并水淬降温收集。为保证底吹炉内温度达到要求，充入的富氧空气用量为1500～2300m³，过氧系数α控制为0.6～0.7，碎煤的加入量根据需要调整，以满足将过氧系数α控制为0.6～0.7即可。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。

进一步地，所述富氧空气中氧气的质量含量为40～80％，可根据具体需要选择氧气的质量含量。