废动力电池粉的回收处理方法

摘要

本发明提供了废动力电池粉的回收处理方法。该处理方法中，还原焙烧处理为动态还原焙烧工艺，对电池粉的处理更加彻底，将锂的回收率提高了约10％，还原的镍、钴、锰都由高价态变成低价态也更彻底，后续浸出过程中基本不消耗还原剂，镍回收时，无需采用萃取的方式回收，此外，本发明的回收处理方法，以动态还原工艺为起点，锂的回收经济并且高效，钴锰的回收过程中考虑了对镍回收的影响，采用了镍皂化，镍的回收成本低。

说明书

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及废动力电池粉的回收处理方法。

背景技术

随着新能源动力车的推广使用，新能源汽车的动力电池报废也越来越多。拆解的动力电池粉含大量的镍、钴、锰、锂、铜等有价金属，如何高收率、低成本的回收利用这部分金属，是新能源产业循环链的关键环节。目前，主要的回收方法包括：

先回收镍钴锰、再回收锂。具体而言，电池粉采用还原溶解，溶解除镍钴锰锂溶液，先经过化学方法除去溶液中的铁，再用萃取法回收镍、钴、锰，萃取余液回收锂。该工艺电池粉还原溶解较缓慢，锂的收率低，同时成本高。

静态还原焙烧电池粉，回收锂后再回收镍、钴、锰。即先把电池粉在静态的还原炉中还原焙烧，焙烧的正极粉经过破碎、筛分等工序后，直接水浸出锂并回收锂，在酸溶解浸出锂的浸出渣，浸出液通过萃取法回收镍、钴、锰。该方法同样存在锂的收率低以及成本高的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种废动力电池粉的回收处理方法。

废动力电池粉的回收处理方法，包括以下步骤：

S1：对所述废动力电池粉进行动态还原焙烧处理，得到还原焙烧的电池粉；

S2：将步骤S1处理后的电池粉进行溶解后过滤，得到滤液和滤渣，向所述滤液中通入二氧化碳，将生成的沉淀经固液分离、干燥后得到碳酸锂；

S3：向步骤S2的滤渣中加入纯水浆化，再在搅拌条件下加入浓硫酸，浸出得到含有镍、钴、锰的溶液；

S4：用P

S5：将步骤S4得到的含锰反萃液用cyanex

本发明的回收处理方法，核心创新点为：

(1)还原焙烧处理为动态还原焙烧工艺，对电池粉的处理更加彻底，将锂的回收率提高了约10％；

(2)还原的镍、钴、锰都由高价态变成低价态也更彻底，后续浸出过程中基本不消耗还原剂；

(3)镍回收时，无需采用萃取的方式回收；

(4)本发明的回收处理方法，以动态还原工艺为起点，锂的回收经济并且高效，钴锰的回收过程中考虑了对镍回收的影响，采用了镍皂化，镍的回收成本低。

步骤S1中还原焙烧处理采用回转窑(HZYF03)，待窑温达到规定的温度后开始进料，还原焙烧处理的目的是解离锂电池的正极粉，如LiNi

动态还原焙烧工艺，指废动力电池粉的进料过程是自动、连续并计量的，连续进料根据设备的配制大小进行，采用氢气还原，在线监测还原气氛中的还原剂的浓度、压力等控制参数，并自动调节。

还原焙烧处理后，会产生废气，废气回收系统能够自动启动，处理废气和回收还原气并返回使用。废气中主要为水汽、氢气、少量的氟化氢，采用氢氧化钙吸收，氟离子沉淀为氟化钙成为无害物，剩余的氢气进入回收系统。回收后的氢气返回还原回转窑，再利用，废气回收和净化系统是降低氢气的消耗，是影响动态还原成本的重要因素，系统整个过程为自动控制，各种段设备由同一厂家系统集成。

根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，废动力电池粉为细粉。细分粒度180目通过率大于95％。

根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，所述还原焙烧的温度为400～650℃。

根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，所述还原焙烧的时间为1～3h。

根据本发明的一种实施方式，步骤S1中，所述还原焙烧的气氛为氢气，压力为1～1.5kPa。

步骤S2中，溶解步骤S1处理后的电池粉使用的溶剂为水，溶解后，生成氢氧化锂，经过过滤，滤液为氢氧化锂溶液，滤渣为含镍、钴、锰等金属元素的渣。氢氧化锂溶液通入二氧化碳，锂沉淀生成碳酸锂，固液分离后，干燥后成碳酸锂产品。

根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，通入二氧化碳时，滤液的温度为60～70℃。

根据本发明的一种实施方式，步骤S2中，通入二氧化碳的时间为2～5h。

根据本发明的一种实施方式，步骤S3中，加入硫酸的终点pH为1.5～2.5。

步骤S3中，硫酸为浓硫酸(98％)，浓硫酸加入缓慢加入到步骤S2的滤渣的纯水浆化液中，浸出镍、钴、锰。浸出过程不用加热，浓硫酸的加入过程中的稀释热和反应过程中产生的热量，能够维持反应的温度为70～80℃，浸出液中含少量的铁、铝等杂质，采用针铁矿法化学法净化除铁，除铁过程中铝也会共沉淀。

根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，用

P

步骤S4中，含锌铝反萃液沉淀后得到锌铝渣可以直接外售。

根据本发明的一种实施方式，步骤S4中，所述的混合萃取剂为P

P

Cyanex

根据本发明的一种实施方式，所述的回收处理方法，还包括将步骤S4中的含钠镍皂后液和步骤S5中的含钠镍皂后液进行废酸处理。

步骤S5中，得到的镍液可以直接生产硫酸镍。

步骤S5中，含钠镍皂后液，溶液净化除去重金属后再蒸发回收硫酸钠和蒸馏水。

本发明的回收处理方法，至少具有以下技术效果：

本发明的回收处理方法中，还原焙烧处理为动态过程，还原效果好，还原后不经过制粉段就可以直接浸出，锂浸出率高。回转窑在还原焙烧过程中在旋转，物料在回转窑中被扬料板带到高处并分散与还原气体充分接触，接触越充分，还原程度越高，还原效率高，锂回收率提高，设备投资省。

本发明的回收处理方法中，酸浸出过程更容易，还原后的粉末主要是金属态和低价氧化物，不需要大量的还原剂把高价的镍钴锰还原成低价状态，节约了大量的还原剂。

本发明的回收处理方法中，优化了萃取工艺，镍不萃取，无需消耗常规萃取镍需要的大量酸碱，无需投资镍萃取设备。

硫酸钠溶液除重金属外，不含其他杂质，能得到质量更高的硫酸钠副产品，蒸馏水的质量更容易控制，返回利用成本低。

附图说明

图1是本发明实施例之一的流程示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

废动力电池粉的回收处理方法，流程如图1所示，包括以下步骤：

S1：对所述废动力电池粉进行还原焙烧处理，得到还原焙烧的电池粉；

S2：将步骤S1处理后的电池粉进行溶解后过滤，得到滤液和滤渣，向所述滤液中通入二氧化碳，将生成的沉淀经固液分离、干燥后得到碳酸锂；

S3：向步骤S2的滤渣中加入硫酸，浸出得到含有镍、钴、锰的溶液；

S4：用P204对步骤S3得到的含有镍、钴、锰的溶液进行萃取，得到含钠反萃液、含锰反萃液、含锌铝反萃液、含钴镁镍反萃液；

S5：将步骤S4得到的含锰反萃液用cyanex272萃取剂进行萃取，得到硫酸锰；将步骤S4得到的含锌铝反萃液进行沉淀后，得到锌铝渣；将步骤S4得到的含钴镁镍反萃液用混合萃取剂进行处理，除去钴镁后，得到镍液、含钴镁溶液、含钠溶液，将所述含钴镁溶液反萃后得到含钴溶液和含镁溶液。

步骤S1中，废动力电池粉为细粉(细分粒度180目通过率大于95％)，还原焙烧的温度为400～650℃，还原焙烧的时间为1～3h，还原焙烧的气氛为氢气，压力为1～1.5kPa。

步骤S2中，溶解步骤S1处理后的电池粉使用的溶剂为水，溶解后，生成氢氧化锂，经过过滤，滤液为氢氧化锂溶液，滤渣为含镍、钴、锰等金属元素的渣。氢氧化锂溶液通入二氧化碳，锂沉淀生成碳酸锂，固液分离后，干燥后成碳酸锂产品，通入二氧化碳时，滤液的温度为60～70℃，通入二氧化碳的时间为2～5h。

步骤S3中，加入硫酸的终点pH为1.5～2.5。

步骤S4中，用P204对步骤S3得到的含有镍、钴、锰的溶液进行萃取时，溶液的pH为2.5～3.5。含锌铝反萃液沉淀后得到锌铝渣可以直接外售。混合萃取剂为P507和cyanex272的混合。

步骤S5中，得到的镍液可以直接生产硫酸镍。

实施例2

本例采用实施例1的方法对废动力电池粉，细分粒度180目通过率大于95％，拆解的废旧三元动力电池，如电动汽车的电池、电动工具的电池等生产的含镍、钴、锰的废旧动力电池粉均可以采用此方法进行回收处理，流程如图1所示，具体情况为

1、生产碳酸锂

将还原的电池粉浸出，浸出液中的Li达到约20-30g/L。可循环浸出，提高浸出液浓度达到Li：50g/L，溶液经过净化后，合成碳酸锂，碳酸锂固液分离后得到固体碳酸锂经过干燥计量包装等工序得到碳酸锂。碳酸锂的质量指标如下：

2、硫酸锰

浸出锂后的渣浆化后加入硫酸溶液，浸出含镍、钴、锰溶液，浸出时钙、镁、铝、铜、锌、铁等也进入溶液。浸出液化学除铁，除铁后液进入25％的P204有机工序萃取除去铜、锌、铝、钙等杂质，通过镍皂化后，余液中的不带入钠离子，硫酸钠液进入到水处理工序。除杂的有机经过分段反萃得到含钙、锰、铜溶液，经过硫化物化学法除去少量的铜，除铜后液直接进入到cyanexe272萃取锰，反萃得到纯净的硫酸锰溶液。硫酸锰溶液经过蒸发结晶生产结晶硫酸锰晶体。硫酸锰晶体质量如下：

3、硫酸钴

经过P204萃取除杂的溶液进入到镍钴分离萃取工序，采用复合萃取剂P507+cyanexe272，钠皂后再镍皂，镍皂后液的硫酸钠液进入到水处理。萃取过程中钴、镁进入到有机，余液为硫酸镍液。经过分别反萃的方式得到硫酸钴和硫酸镁。硫酸钴溶液经过蒸发结晶得到硫酸钴晶体。硫酸钴晶体的质量达到如下：

4、硫酸镍

经过一系列的净化后的萃取余液位纯净的硫酸镍溶液，硫酸镍溶液经过蒸发结晶得到硫酸镍晶体，硫酸镍产品的质量如下表：

5、硫酸钠

经过镍皂化后的皂后液，主要为硫酸钠溶液，含少量的重金属镍，采用树脂回收镍或化学法回收镍，镍再返回到浸出工序。净化后的硫酸钠溶液调整pH后进入到蒸发结晶工序，生产无水硫酸钠和回收蒸馏水。无水硫酸钠的质量指标如下：

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。