[发明专利]一种从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法

说明书

本发明公开了一种从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法，包括(1)还原焙烧、(2)球磨水洗、(3)弱酸洗涤、(4)浓缩提取氢氧化锂、(5)还原酸浸五个步骤，将焙烧后的物料先经过2h以上的球磨，使其颗粒粒度达到300目左右，然后再对其进行水浸，首先分离回收金属锂，然后再对滤渣中的镍钴锰等重金属进行酸浸回收，并对最终剩下的滤渣进行重复焙烧回收。在回收过程中，通过严格控制反应体系的pH值和其他工艺参数，使得锂的回收率≥90％，重金属回收率≥98％。本发明公开的从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法操作简单，成本低，适合大规模工业化应用。

技术领域

本发明涉及废旧电池回收技术领域，具体涉及一种从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法。

背景技术

锂离子电池因工作电压和比能量高，放电电压平稳，质量轻且体积小，循环寿命长，加之无记忆效应等优点，被广泛地应用于各种电子设备领域。近年来，随着锂离子电池产量的增加，其废弃量也在逐年增加。锂离子电池报废年限一般为3-5年，目前回收体系尚未成规模，绝大多数废旧锂离子电池未得到有效处理，不仅污染环境，而且浪费大量有用资源。

电池废料是指报废后的三元电池包或者钴酸锂电池包经过拆解、破碎、筛分后，剩下的黑色电池粉末，其中镍、钴、锰以及锂等金属元素含量较高，这些金属的价态复杂，大多以高价态的形式存在。现有技术中存在一些锂离子电池的回收利用方法，一般采用酸或碱浸出工艺，但是传统浸出工艺在回收锂和镍钴锰等金属时回收率较低，且回收成本高，也很难做到锂和其他金属的高效分离。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法，具体包括以下内容：

一种从电池废料中回收锂及镍钴锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)还原焙烧：将电池废料投入还原炉中，通入还原性气体，控制反应温度400-600℃，反应时间3-6h，反应结束后还原物料作为球磨水洗原料；

(2)球磨水洗：将焙烧好的物料和去离子水按一定的比例放入球磨机，球磨时间≥2h；将球磨好的物料泵入反应釜中，升温至70-80℃，反应1.5-3h，反应完成后对反应体系进行过滤，收集得到球磨滤液和滤渣；对滤渣按固液比1:1-1:3进行水洗，水洗后再次过滤，收集水洗滤液和滤渣，将水洗滤液用作球磨机进水，滤渣用作后续提取原料；

(3)弱酸洗涤：向步骤(2)中得到的滤渣中加入去离子水进行浆化得到滤渣浆液，向滤渣浆液中加入酸溶液，调节pH至5-7，然后将上述滤渣浆液的温度调至70-80℃，反应1-3h，待反应结束后，对反应体系进行过滤，得到滤渣和洗涤滤液；

(4)浓缩提取氢氧化锂：将(2)中得到的球磨滤液和步骤(3)中得到的洗涤滤液混合，将上述滤液泵入浓缩釜中进行浓缩，浓缩结束后，冷却至常温，然后对浓缩液进行离心分离，得到氢氧化锂固体和母液，对母液重复浓缩提取氢氧化锂；

(5)还原酸浸：向步骤(3)中得到的滤渣中加入去离子水进行浆化，向滤渣浆液中加入酸溶液，调节pH至1.5-2.0并稳定pH在此范围内反应0.5-2h；待反应结束后，向上述反应体系中加入还原剂，然后继续加入酸溶液使反应体系的pH稳定在2.0-2.5，待反应体系的pH稳定在2.0-2.5后，反应1-3h，待反应完成后过滤，所得滤液为镍钴锰的盐溶液，所得的滤渣继续重复步骤(1)还原焙烧。

具体地，所述步骤(1)中还原性气体为氢气，氢气的通入量为每吨废料15-30Nm³/h。

具体地，所述步骤(2)中焙烧好的物料和去离子水的比例为1:2，球磨时间为2-3h，球磨后固体物料的粒度要求为：95％及以上的颗粒粒度在300目以上。

具体地，所述步骤(2)中的反应时间为2h，过滤方式为压滤机压滤，滤渣洗涤时的固液比为1:2。