一种γ射线辐照改善废旧锂电池浮选分离效果的方法

摘要

本发明公开一种γ射线辐照改善废旧锂电池浮选分离效果的方法。它解决了现有废旧锂电池机械物理回收过程中，电极材料表面被有机钝化膜包裹所导致的自然可浮性钝化，钴酸锂和石墨难以浮选分离的问题。本发明主要包括如下步骤：在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于

说明书

技术领域

本发明属于固体废物资源化技术领域，特别涉及一种γ射线辐照改善废旧锂电池浮选分离效果的方法。

背景技术

新能源汽车的快速发展给锂电池产业带来前所未有的发展机遇。2015年我国锂电池产量为56.0亿只，2017年和2021年锂电池产量将分别达到73.5亿只和97.0亿只。与此同时，由于产品生命周期有限和更新换代速度加快，锂电池报废数量也与日俱增。2015年我国动力锂电池累计报废量为2～4万吨，2020年纯电动和混合动力乘用车的动力锂电池累计报废量将达到12～17万吨。

目前锂电池的回收处理技术主要有湿法冶金、火法冶金、生物冶金和机械物理法等。但是传统湿法冶金工艺成熟，但是流程较长、操作复杂、消耗大量酸碱且易造成二次污染。火法冶金反应速度快、处理量大，但是投资成本和能耗较高。生物冶金具有能耗低、无二次污染等优点，但是菌种难培养、浸出率低、工业化难度大。废锂电池可通过机械物理法实现金属外壳、铜箔、铝箔的分离以及电极材料的富集，但是回收的电极材料，由于颗粒粒度较小，钴酸锂与石墨很难通过密度差异实现分离。理论上，钴酸锂表面具亲水性，石墨具疏水性，两者表面润湿性的差异可使其通过浮选进行分离回收。但是回收的电极材料颗粒表面被钝化膜包裹，导致可浮性变差，钴酸锂和石墨难以浮选分离。目前去除电极材料颗粒表面钝化膜的方法主要有芬顿氧化法、有机溶剂溶解法和热处理法。但是，芬顿试剂对于钝化膜的降解局限于暴露在颗粒表面的部分。通过有机溶剂可溶解钝化膜，但是有机溶剂粘度较大，增大了后续固液分离的难度。热处理过程中又会产生二次污染物。因此，开发高效绿色的废旧锂电池电极材料表面处理方法成为制约锂电池回收的关键。

γ射线具有非常高的能量，可作用于材料导致原子或分子发生电离和激发，迅速转变为自由基和中性分子并引起复杂的化学变化，以实现对材料的改性或新材料的制备。与传统改性方法相比，γ射线辐照法具有很多优点，如改性在常温下进行，简单易于推广；反应体系纯净，避免引入过多反应物；不需要引发剂，绿色环保；射线穿透力强，反应条件均匀等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种γ射线辐照改善废旧锂电池浮选分离效果的方法。

本发明方法主要包括如下步骤：

在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于60Coγ放射源氛围中，然后在辐照计量率为0.5～50kGy/h的条件下辐照5～15h，辐照后电极材料中的钴酸锂和石墨接触角差值增大30～40°，通过浮选钴的回收率达到85～95％。

本发明通过γ射线辐照可实现废旧锂电池电极材料中有机钝化膜的部分降解和改性，使钴酸锂亲水表面大量暴露，提高钴酸锂和石墨表面润湿性的差异，同时对石墨不造成分解损失。此外，辐照过程中无污染，操作简单，容易实现大规模应用。

具体实施方式

本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

实施例1：

在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于60Coγ放射源氛围中，然后在辐照计量率为0.5kGy/h的条件下辐照15h，辐照后电极材料中的钴酸锂和石墨接触角差值增大40°，通过浮选钴的回收率达到95％。

实施例2：

在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于60Coγ放射源氛围中，然后在辐照计量率为50kGy/h的条件下辐照5h，辐照后电极材料中的钴酸锂和石墨接触角差值增大30°，通过浮选钴的回收率达到85％。

实施例3：

在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于60Coγ放射源氛围中，然后在辐照计量率为10kGy/h的条件下辐照13h，辐照后电极材料中的钴酸锂和石墨接触角差值增大32°，通过浮选钴的回收率达到88％。

实施例4：

在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于60Coγ放射源氛围中，然后在辐照计量率为30kGy/h的条件下辐照11h，辐照后电极材料中的钴酸锂和石墨接触角差值增大34°，通过浮选钴的回收率达到91％。

实施例5：

在常温常压条件下，将废旧锂电池电极材料置于60Coγ放射源氛围中，然后在辐照计量率为45kGy/h的条件下辐照10h，辐照后电极材料中的钴酸锂和石墨接触角差值增大37°，通过浮选钴的回收率达到93％。

上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。