一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，將廢鋰離子電池進行放電處理，利用剪切式破碎機進行機械破碎，篩分出粒徑小于1.43mm的物料，將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置，將篩分后的物料與濃度為0.5-1mol/L的草酸按照固液比15-25g/L在燒杯中反應(yīng)40-90min，將經(jīng)過草酸浸出反應(yīng)后混合物進行過濾分離，得到含草酸鈷的固體沉淀物和含草酸鋰的浸出液，本發(fā)明還提供了實現(xiàn)上述方法的裝置；本發(fā)明能夠有效回收廢鋰離子電池正極材料中的草酸鈷和草酸鋰，本發(fā)明采用環(huán)境友好的草酸作為浸出溶液，草酸鈷和草酸鋰的回收率超過99%。
【專利說明】一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法及裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子廢物資源化處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廢鋰離子電池以其能量密度高、工作電壓大、無記憶效應(yīng)和循環(huán)壽命長等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于被廣泛用于日常生活中，例如攝像機、移動電話、筆記本電腦及便攜式測量儀器等各種消費電子中，它也是電動汽車首選的輕便高能動力電源。而這些鋰離子電池在報廢后，通常會給環(huán)境和人體健康帶來一定的風(fēng)險。與此同時，廢鋰離子電池中含有的金屬鈷(Co)是一種價值很高的戰(zhàn)略性資源，因此無論從環(huán)保還是經(jīng)濟角度考慮，都應(yīng)該對廢鋰離子電池進行資源化回收。
[0003]經(jīng)測定，廢鋰離子電池中鈷、鋰、銅、鋁、鐵等的含量分別為23.18%,3.39%,2.90%、
0.94%,0.32%。我國的鈷資源比較缺乏，鈷的來源主要靠鎳、銅、鋅冶煉系統(tǒng)的回收以及在生產(chǎn)和使用產(chǎn)生的大量含鈷廢料進行提煉。我國的鋰資源雖然比較豐富，但開采能力不完善，提鋰成本不具備競爭力。廢鋰離子電池的資源化不僅具有環(huán)境意義，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展更具有長遠的戰(zhàn)略價值。
[0004]廢鋰離子電池的資源化處理過程主要包括物理化學(xué)法、化學(xué)法和生物法三大類?；鸱ā穹?、生物法。其中濕法通常用氫氧化鈉、硫酸、硝酸、雙氧水等化學(xué)試劑將鋰電池正極中的鈷、鋰等金屬離子浸出，然后通過沉淀、萃取、鹽析等后續(xù)精制方法來凈化、分離、提純，鈷、鋰等金屬元素。此方法主要采用強酸，易造成二次污染；同時，浸提的產(chǎn)物如CoCl2、CoSO4等往往經(jīng)過較復(fù)雜的工藝才能得到`工業(yè)上的原料(如電池用的Co2O3),而草酸鈷非常容易經(jīng)過煅燒得到Co203。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法及裝置，具有反應(yīng)條件溫和，工藝流程簡單，浸出效率高，環(huán)境友好的特點。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一:將廢鋰離子電池進行放電處理；
[0009]步驟二:將放電后的廢鋰離子電池進行機械破碎，篩分出粒徑小于1.43mm的物料，物料中以鈷酸鋰為主；
[0010]步驟三:將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置，將所述篩分后的物料與濃度為0.5-lmol/L的草酸按照固液比15-25g/L在燒杯中反應(yīng)40_90min，過程中設(shè)置恒溫攪拌器的溫度在75-95°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為300-400rpm ；
[0011]步驟四:固液分離，將步驟三中經(jīng)過草酸浸出反應(yīng)后混合物進行過濾分離，得到含草酸鈷的固體沉淀物和含草酸鋰的浸出液。
[0012]所述機械破碎所用裝置為剪切式破碎機。
[0013]所述恒溫攪拌器由自動控溫的水浴鍋以及插入其中的轉(zhuǎn)速可調(diào)的電動攪拌機組成。
[0014]本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)所述以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法的裝置，包括:
[0015]將廢鋰離子電池放電的電池放電裝置；
[0016]將放電后的廢鋰離子電池進行機械破碎的剪切式破碎機；
[0017]由燒杯置于恒溫攪拌器之上組成的浸出裝置；
[0018]以及進行固液分離的過濾分離裝置。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明本發(fā)明的方法能夠有效回收廢鋰離子電池正極材料中的草酸鈷和草酸鋰，本發(fā)明采用環(huán)境友好的草酸作為浸出溶液，草酸鈷和草酸鋰的回收率超過 99%ο
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0022]實施例一
[0023]如圖1所示，一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，包括如下步驟:
[0024]步驟一:將廢鋰離子電池進行放電處理。
[0025]步驟二:將放電后的廢鋰離子電池，利用剪切式破碎機進行機械破碎，篩分出小于1.43mm的物料(鈷酸鋰為主)。
[0026]步驟三:將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置，恒溫攪拌器由自動控溫的水浴鍋以及插入其中的轉(zhuǎn)速可調(diào)的電動攪拌機組成。將廢鋰離子電池正極材料破碎篩分小于1.43mm的物料,與濃度為0.5mol/L的草酸按照固液比15g/L在燒杯中反應(yīng)40min。過程中設(shè)置恒溫攪拌器的溫度在75°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為300rpm。
[0027]步驟四:固液分離，將步驟三中經(jīng)過草酸浸出反應(yīng)后混合物進行過濾分離，得到含草酸鈷的固體沉淀物和含草酸鋰的浸出液。
[0028]實施例二
[0029]如圖1所示，一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，包括如下步驟:
[0030]步驟一:將廢鋰離子電池進行放電處理。
[0031]步驟二:將放電后的廢鋰離子電池，利用剪切式破碎機進行機械破碎，篩分出小于1.43mm的物料(鈷酸鋰為主)。
[0032]步驟三:將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置。將廢鋰離子電池正極材料破碎篩分小于1.43mm的物料，與濃度為lmol/L的草酸按照固液比25g/L在燒杯中反應(yīng)90min。過程中設(shè)置恒溫攪拌器的溫度在95°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為400rpm。
[0033]步驟四:固液分離，將步驟三中經(jīng)過草酸浸出反應(yīng)后混合物進行過濾分離，得到含草酸鈷的固體沉淀物和含草酸鋰的浸出液。
[0034]實施例三
[0035]如圖1所示，一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，包括如下步驟:
[0036]步驟一:將廢鋰離子電池進行放電處理。
[0037]步驟二:將放電后的廢鋰離子電池，利用剪切式破碎機進行機械破碎，篩分出小于
1.43mm的物料(鈷酸鋰為主)。
[0038]步驟三:將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置。將廢鋰離子電池正極材料破碎篩分小于1.43mm的物料，與濃度為0.8mol/L的草酸按照固液比20g/L在燒杯中反應(yīng)60min。過程中設(shè)置恒溫攪拌器的溫度在85°C,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為340rpm。
[0039]步驟四:固液分離，將步驟三中經(jīng)過草酸浸出反應(yīng)后混合物進行過濾分離，得到含草酸鈷的固體沉淀物和含草酸鋰的浸出液。
[0040]通過利用草酸為提取液，對鈷、鋰金屬進行浸提，并分離回收，鈷、鋰金屬的回收率可超過99%。
[0041]實驗方法和過程為:1.樣品制備:配制一定濃度的草酸；廢鋰離子電池處理制得的鈷酸鋰混合物料(< 1.43mm)。2.浸出過程:按照設(shè)計的固液比，稱取含有鈷酸鋰物料置于燒杯內(nèi)，加入100ml草酸溶液(lmol/L)與之反應(yīng)。將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置。溫度和轉(zhuǎn)速根據(jù)設(shè)計設(shè)定。3.樣品制備:進行固液分離。溶液送檢ICP，分析鈷、鋰
含量。4.根據(jù)
【權(quán)利要求】
1.一種以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:將廢鋰離子電池進行放電處理； 步驟二:將放電后的廢鋰離子電池進行機械破碎，篩分出粒徑小于1.43mm的物料；步驟三:將燒杯置于恒溫攪拌器之上組成浸出裝置，將所述篩分后的物料與濃度為0.5-lmol/L的草酸按照固液比15-25g/L在燒杯中反應(yīng)40_90min,過程中設(shè)置恒溫攪拌器的溫度在75-95 °C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為300-400rpm ； 步驟四:固液分離，將步驟三中經(jīng)過草酸浸出反應(yīng)后混合物進行過濾分離，得到含草酸鈷的固體沉淀物和含草酸鋰的浸出液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，其特征在于，所述機械破碎所用裝置為剪切式破碎機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，其特征在于，所述恒溫攪拌器由自動控溫的水浴鍋以及插入其中的轉(zhuǎn)速可調(diào)的電動攪拌機組成。
4.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法的裝置，其特征在于，包括: 將廢鋰離子電池放電的電池放電裝置； 將放電后的廢鋰離子電池進行機械破碎的剪切式破碎機； 由燒杯置于恒溫攪拌器之上組成的浸出裝置； 以及進行固液分離的過濾分離裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的以草酸為提取液的廢鋰離子電池回收處理方法，其特征在于，所述恒溫攪拌器由自動控溫的水浴鍋以及插入其中的轉(zhuǎn)速可調(diào)的電動攪拌機組成。
【文檔編號】C22B7/00GK103594754SQ201310541240
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】李金惠, 曾現(xiàn)來, 申冰玉, 劉麗麗 申請人:清華大學(xué)