CN109852819A - 一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，包括以下步骤：1.对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并进行放电处理；2.对锂电池单体进行多级连续湿式破碎处理；3.对所述锂盐混合物进行筛分处理；4.对筛分得到的浆料依次进行震荡处理和离心分离处理；5.一方面对固体混合物进行清洗处理，另一方面检测所述水相混合物的TDS含量；6.对固体混合物进行烘干处理；7.采用磁力分选方式对烘干后的固体混合物进行分选处理；8.采用风力分选方式对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理。本发明全过程没有废水排放，废气可实现达标排放。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池回收处理技术领域，特别涉及一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法。
背景技术
锂离子电池具有高能量、长寿命、低污染等优点，被广泛用于计算机、电动自行车、电动汽车、国防等多个领域。尤其近年来，随着电动汽车的爆发式增长，锂离子电池的需求量和报废量大幅增加。大量废弃的锂离子电池造成资源能源的浪费和环境污染，废旧的锂离子电池中含有大量可利用的资源，例如铁、铜、铝等有价金属等，如果这些废旧锂离子电池回收不当，将会造成很大的资源浪费和环境污染。锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对环境和人体健康还是有很大影响。因此，如果将废旧锂离子电池采取普通的垃圾处理方法(包括填埋、焚烧、堆肥等)，其中的钴、镍、锂、锰等金属以及无机、有机物化合物必将对大气、水、土壤造成严重的污染，具有极大的危害性。废旧锂离子电池中的物质如果进入环境中可造成重金属镍、钴、砷污染，氟污染，有机物污染，粉尘和酸碱污染。废旧锂离子电池的电解质及其转化产物，例如LiPF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶剂及其分解和水解产物，如DME、EMC、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成人身伤害，甚至死亡。
目前废旧锂电池的回收利用刚刚起步，在回收过程中现有的废旧锂电池的拆解方法具有较大的局限性。现有废旧锂电池的拆解方式通常有手工拆解和机械破碎等。手工拆解费工费时，而常规的机械破碎会产生大量有机废气和粉尘，对环境造成污染。
现有技术中也有对废旧锂离子电池进行湿式粉碎回收，例如专利申请号为201810162520.0的中国发明专利申请公开的一种废旧锂电池的拆解回收方法，使用湿式破碎回收可以避免电解质发生水解产生氟化氢等废气，造成大气污染。常见的湿式破碎回收多采用分级粉碎方式，每级粉碎后进行水洗及对应分选，依次除去电解液，并逐步使用水力分选工艺将隔膜、金属材料、正负极粉末进行分离。但是，在水力分选工艺中会产生大量含有锂盐和有机物的废水，如果这些废水不进行回收利用，将会对环境造成污染。
为此，本申请人进行了有益的探索和研究，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，该方法在避免产生氟化氢等大气污染物的同时，避免在分选工艺产生废水排放，实现全组分的清洁回收。
本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：
一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，包括以下步骤：
步骤S1，对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并对拆解后的锂电池单体进行放电处理；
步骤S2，对经过放电处理后的锂电池单体进行多级连续湿式破碎处理，得到水溶性的锂盐混合物；
步骤S3，对所述锂盐混合物进行筛分处理，得到浆料和筛分物，并将所述筛分物返回所述步骤S2中进行多级连续湿式破碎处理；
步骤S4，对筛分得到的浆料依次进行震荡处理和离心分离处理，使得所述浆料被分离形成轻质隔膜材料、水相混合物和由重质金属与电极粉末组成的固体混合物，并对所述轻质隔膜材料进行回收处理；
步骤S5，一方面对所述由重质金属与电极粉末组成的固体混合物进行清洗处理，清洗处理中所产生的清洗液输送至所述多级连续湿式破碎处理中，用于对多级连续湿式破碎处理进行降温和电解质成分水解；另一方面检测所述水相混合物的TDS含量，并判断所述水相混合物的TDS含量是否达到预设标准，若达到预设标准，则对所述水相混合物进行蒸发结晶处理，蒸发结晶处理中所产生的冷凝水输送至所述清洗处理中，用于对所述固体混合物进行清洗，同时对蒸发结晶处理得到的混合锂盐进行回收处理，若未达到预设标准，则将所述水相混合物输送至所述多级连续湿式破碎处理中，用于对多级连续湿式破碎处理进行降温和电解质成分水解；
步骤S6，对清洗后的固体混合物进行烘干处理；
步骤S7，采用磁力分选方式对烘干后的固体混合物进行分选处理，得到铁磁性原料和剩余固体混合物，并对分选得到的铁磁性原料进行回收处理；
步骤S8，采用风力分选方式对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理，得到铜、铝金属以及正负极电极粉末的混合物。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S1中，所述对拆解后的锂电池单体采用盐水浸泡进行放电处理。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S2中，所述多级连续湿式破碎处理采用连续多级湿式破碎机实现，所述连续多级湿式破碎机内包括至少一级冲击式破碎机构。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S4中，所述对所述锂盐混合物进行筛分处理的筛分精度为50μm～200μm。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S5中，所述水相混合物的TDS含量的预设标准是大于2％。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S5中，采用蒸发器对所述水相混合物进行蒸发结晶处理。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S7中，采用磁力分选机对烘干后的固体混合物进行分选处理。
在本发明的一个优选实施例中，在所述步骤S8中，采用风力分选机对剩余固体混合物进行分选处理。
由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：
1、本发明的回收方法以混合盐的形态回收锂，回收率超过90％；
2、本发明通过离心分离实现隔膜回收，回收率超过85％；
3、本发明对清洗并干燥后的混合粉末，使用磁选分离铁镍等材料，回收率超过98％；
4、本发明通过风力分选，得到铜、铝和混合电极粉，铜铝的回收率超过95％；
5、本发明的混合电极粉末中杂物比例很低，有效地减少下游湿法冶金工艺的酸耗，提高工艺效率；
6、本发明全过程没有废水排放，废气可实现达标排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参加图1，图中给出的是一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，包括以下步骤：
步骤S1，对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并对拆解后的锂电池单体进行放电处理。本实施例中，采用盐水浸泡方法对拆解后的锂电池单体进行放电处理。
步骤S2，对经过放电处理后的锂电池单体进行多级连续湿式破碎处理，得到水溶性的锂盐混合物。在本实施例中，该多级连续湿式破碎处理采用连续多级湿式破碎机实现，连续多级湿式破碎机内包括至少一级冲击式破碎机构。采用连续多级破碎替代分级破碎，可以减少工艺流程，同时减少粉碎过程中的水洗用量，更加环保。
步骤S3，对步骤S2中得到的锂盐混合物进行筛分处理，得到浆料和筛分物，并将这些筛分物返回至所述步骤S2中进行多级连续湿式破碎处理。在本实施例中，筛分处理的筛分精度为50μm～200μm。在步骤S3中，采用筛分方式对不能过筛的固体循环粉碎，确保粉碎彻底，使得固体物质与水充分混合，实现六氟磷酸锂等电解质的完全水解。
步骤S4，对筛分得到的浆料依次进行震荡处理和离心分离处理，使得浆料被分离形成轻质隔膜材料、水相混合物和由重质金属与电极粉末组成的固体混合物，并对轻质隔膜材料进行回收处理。在本实施例中，震荡处理使用水平震荡机或翻转震荡机实现，离心分离处理采用高速离心机，离心机转速为3000rpm～10000rpm。
步骤S5，一方面对由重质金属与电极粉末组成的固体混合物进行清洗处理，清除固体混合物上残余的少量锂盐，实现可溶盐与不可溶固体的彻底分离。清洗处理中所产生的清洗液输送至步骤S2的多级连续湿式破碎处理中，用于对多级连续湿式破碎处理进行降温和电解质成分水解。另一方面检测水相混合物的TDS含量，并判断水相混合物的TDS含量是否达到预设标准，若达到预设标准，则采用蒸发器对水相混合物进行蒸发结晶处理，蒸发结晶处理中所产生的冷凝水输送至所述清洗处理中，用于对固体混合物进行清洗，同时对蒸发结晶处理得到的混合锂盐进行回收处理，若未达到预设标准，则将所述水相混合物输送至步骤S2的多级连续湿式破碎处理中，用于对多级连续湿式破碎处理进行降温和电解质成分水解。在本实施例中，水相混合物的TDS含量的预设标准是大于2％。
步骤S6，对清洗后的固体混合物进行烘干处理。在该步骤S6中，使用烘箱进行烘干，烘干温度为80℃～130℃，烘干时间为2h。
步骤S7，采用磁力分选机对烘干后的固体混合物进行分选处理，得到铁、镍等铁磁性原料和剩余固体混合物，并对分选得到的铁磁性原料进行回收处理。步骤S8，采用风力分选机对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理，得到铜、铝金属以及正负极电极粉末的混合物。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，对废旧锂离子电池拆解成锂电池单体，并对拆解后的锂电池单体进行放电处理；
步骤S2，对经过放电处理后的锂电池单体进行多级连续湿式破碎处理，得到水溶性的锂盐混合物；
步骤S3，对所述锂盐混合物进行筛分处理，得到浆料和筛分物，并将所述筛分物返回所述步骤S2中进行多级连续湿式破碎处理；
步骤S4，对筛分得到的浆料依次进行震荡处理和离心分离处理，使得所述浆料被分离形成轻质隔膜材料、水相混合物和由重质金属与电极粉末组成的固体混合物，并对所述轻质隔膜材料进行回收处理；
步骤S5，一方面对所述由重质金属与电极粉末组成的固体混合物进行清洗处理，清洗处理中所产生的清洗液输送至所述多级连续湿式破碎处理中，用于对多级连续湿式破碎处理进行降温和电解质成分水解；另一方面检测所述水相混合物的TDS含量，并判断所述水相混合物的TDS含量是否达到预设标准，若达到预设标准，则对所述水相混合物进行蒸发结晶处理，蒸发结晶处理中所产生的冷凝水输送至所述清洗处理中，用于对所述固体混合物进行清洗，同时对蒸发结晶处理得到的混合锂盐进行回收处理，若未达到预设标准，则将所述水相混合物输送至所述多级连续湿式破碎处理中，用于对多级连续湿式破碎处理进行降温和电解质成分水解；
步骤S6，对清洗后的固体混合物进行烘干处理；
步骤S7，采用磁力分选方式对烘干后的固体混合物进行分选处理，得到铁磁性原料和剩余固体混合物，并对分选得到的铁磁性原料进行回收处理；
步骤S8，采用风力分选方式对分选得到的剩余固体混合物进行分选处理，得到铜、铝金属以及正负极电极粉末的混合物。
2.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述对拆解后的锂电池单体采用盐水浸泡进行放电处理。
3.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述多级连续湿式破碎处理采用连续多级湿式破碎机实现，所述连续多级湿式破碎机内包括至少一级冲击式破碎机构。
4.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述对所述锂盐混合物进行筛分处理的筛分精度为50μm～200μm。
5.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述水相混合物的TDS含量的预设标准是大于2％。
6.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S5中，采用蒸发器对所述水相混合物进行蒸发结晶处理。
7.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S7中，采用磁力分选机对烘干后的固体混合物进行分选处理。
8.如权利要求1所述的废旧锂离子电池的湿式破碎回收方法，其特征在于，在所述步骤S8中，采用风力分选机对剩余固体混合物进行分选处理。
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