[发明专利]一种利用废旧锂电池材料制备脱硝催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧锂电池材料制备脱硝催化剂的方法，将回收的废旧锂电池放电后进行拆解，分别收集拆解后的正、负极材料，清洗数次，然后球磨破碎，向球磨后的正极材料加入适量的负极材料，加入酸，密封搅拌5~10h，然后加入铵盐继续搅拌5~8h，使用碱液调节混合液pH为5~9，得溶液A和固体B，固体B洗涤干燥后与载体混合，经球磨、过筛、干燥、煅烧、研磨后得到脱硝催化剂。本发明制备的催化剂为宽温度窗口、高效的脱硝催化剂，用于选择性催化还原技术中催化还原脱除氮氧化物，解决了废旧电池中碱金属锂对脱硝性能的干扰，实现了废旧锂电池的高附加值利用，既减少环境污染，又有良好的经济效益。

技术领域

本发明属于废旧锂离子电池回收及催化剂制备技术领域，具体涉及一种利用废旧锂电池材料制备脱硝催化剂的方法。

背景技术

锂电池的广泛使用产生了大量的废旧电池，废旧锂电池的回收处理利用极其重要，不加以处理的废旧锂电池直接进入环境中，会引起环境问题和威胁公众健康。国际上同行的废旧电池处理方式有3种：固化深埋、存放于旧矿井、回收利用。固化深埋和存放于旧矿井的处理方式，会造成土地资源的浪费，同时处理不当会造成更严重的重金属污染问题。电池中含有大量的金属元素，对废旧电池进行合理的分解和重组，制成有价值的产品，实现资源化利用。但目前废旧锂电池回收工艺存在回收工艺复杂、回收产品提纯难度大、回收成本高以及回收产品附加值低等问题，制约了废旧电池回收技术进一步发展。开发简单、高附加值且可以大规模推广的废旧电池回收工艺势在必行，也为解决未来大批量废旧电池处理工艺找到出路。

工业烟气氮氧化物(NO_x)是主要的空气污染物之一，可导致光化学烟雾、酸雨和臭氧层破坏等环境问题。目前，最成熟的氮氧化物脱除技术是选择性催化还原技术(SCR)，在催化剂条件下利用还原性气体脱除NO_x。脱硝催化剂起活性的组分为金属元素，可合理利用废旧电池中的过渡金属元素来制备脱硝催化剂。但碱金属元素会降低催化剂的低温脱硝效果。因此，如何克服锂离子对脱硝性能的影响，是利用废旧锂电池制备脱硝催化剂必须要解决的技术难题，目前少见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的废旧锂电池环境污染严重、资源化利用成本高、碱金属干扰低温脱硝活性的问题，本发明提供了一种利用废旧锂电池材料制备脱硝催化剂的方法，选择性的将废旧锂电池中的锂分离、回收，并以除锂后的废旧电池拆解料为原料制备脱硝剂，实现在低温条件下较好的烟气脱硝效果。

本发明通过以下技术方案实现：

一种利用废旧锂电池材料制备脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：

（1）原料准备：将回收的废旧锂电池放电后进行拆解，分别收集拆解后的正、负极材料，清洗数次，然后球磨破碎；

（2）选择性脱锂：向球磨后的正极材料加入适量的负极材料，加入酸，密封搅拌5~10h，然后加入铵盐继续搅拌5~8h，使用碱液调节混合液pH为5~9，得溶液A和固体B，固体B洗涤干燥；

（3）催化剂制备：洗涤干燥后的固体B与载体混合，经球磨、过筛、干燥、煅烧、研磨后得到脱硝催化剂。

进一步地，步骤（3）洗涤干燥后的固体B与过渡金属、载体混合，经球磨、过筛、干燥、煅烧、研磨后得到脱硝催化剂。

进一步地，步骤（1）中所述的废旧锂电池材料为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂和磷酸铁锂中的至少一种；所述的清洗为使用无水乙醇和去离子分别清洗，球磨破碎时间为9-15h。

进一步地，步骤（2）中酸为盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种；所述的铵盐为氯化铵、硫酸铵、碳酸铵、硫酸氢铵、碳酸氢铵和硝酸铵中的至少一种；所述的碱液为氨水。

进一步地，步骤（2）加入酸后氢离子浓度为1-5mol/L，铵盐加入后铵根离子的浓度为5-8mol/L。