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ES3002748T3 - Recovery of nickel and cobalt from li-ion batteries or their waste - Google Patents

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ES3002748T3
ES3002748T3 ES22729149T ES22729149T ES3002748T3 ES 3002748 T3 ES3002748 T3 ES 3002748T3 ES 22729149 T ES22729149 T ES 22729149T ES 22729149 T ES22729149 T ES 22729149T ES 3002748 T3 ES3002748 T3 ES 3002748T3
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Ryohei Yagi
Lennart Scheunis
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Umicore NV SA
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Abstract

La presente invención se enmarca en el campo de la pirometalurgia y describe un procedimiento y una escoria adecuados para la recuperación de Ni y Co a partir de baterías de ion-litio o de sus residuos. La composición de la escoria se define según: 10% < MnO < 40%; (CaO + 1,5*Li2O)/Al2O3 > 0,3; CaO + 0,8*MnO + 0,8*Li2O < 60%; (CaO + 2*Li2O + 0,4*MnO)/SiO2 >= 2,0; Li2O >= 1%; y, Al2O3 + SiO2 + CaO + Li2O + MnO + FeO + MgO > 85%. Esta composición está particularmente adaptada para limitar o evitar la corrosión de hornos revestidos con ladrillos refractarios que contienen magnesia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention falls within the field of pyrometallurgy and describes a method and slag suitable for the recovery of Ni and Co from lithium-ion batteries or their waste. The composition of the slag is defined as follows: 10% < MnO < 40%; (CaO + 1.5*Li2O)/Al2O3 > 0.3; CaO + 0.8*MnO + 0.8*Li2O < 60%; (CaO + 2*Li2O + 0.4*MnO)/SiO2 >= 2.0; Li2O >= 1%; and, Al2O3 + SiO2 + CaO + Li2O + MnO + FeO + MgO > 85%. This composition is particularly suitable for limiting or preventing the corrosion of furnaces lined with refractory bricks containing magnesia. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Recuperación de níquel y cobalto de baterías de iones de litio o sus residuos Recovery of nickel and cobalt from lithium-ion batteries or their waste

La presente invención se sitúa en el campo de la pirometalurgia y se refiere más particularmente a la recuperación de Ni y Co de baterías de iones de litio o sus residuos. The present invention is in the field of pyrometallurgy and relates more particularly to the recovery of Ni and Co from lithium-ion batteries or their residues.

Los vehículos eléctricos han experimentado un crecimiento sin precedentes en los últimos años, impulsado, entre otras cosas, por la nueva legislación en Europa y China, diseñada para reducir gradualmente la huella de CO<2>de las flotas de automóviles y limitar la contaminación del aire en las ciudades. Se espera que este crecimiento continúe durante las próximas décadas. La adopción de vehículos eléctricos depende en gran medida del rendimiento de las baterías utilizadas para almacenar energía eléctrica. Para obtener la máxima densidad energética manteniendo los costes bajo control, actualmente se prefieren las baterías recargables de iones de litio. Muchas de estas baterías contienen cátodos basados en los metales de transición Ni, Mn y Co y, por lo tanto, también se conocen como baterías NMC. Con el crecimiento del mercado de la movilidad eléctrica, también se espera que la demanda de estos metales aumente significativamente. Electric vehicles have experienced unprecedented growth in recent years, driven, among other things, by new legislation in Europe and China designed to gradually reduce the CO2 footprint of car fleets and limit air pollution in cities. This growth is expected to continue for the next few decades. The adoption of electric vehicles depends largely on the performance of the batteries used to store electrical energy. To achieve maximum energy density while keeping costs under control, rechargeable lithium-ion batteries are currently preferred. Many of these batteries contain cathodes based on the transition metals Ni, Mn, and Co and are therefore also known as NMC batteries. With the growth of the e-mobility market, demand for these metals is also expected to increase significantly.

La demanda de Ni y Co puede incluso superar la capacidad de producción mundial. El Co es particularmente crítico, ya que solo se produce como subproducto de la industria del Ni y el Cu en la actualidad. El mercado del níquel es significativamente mayor que el mercado de cobalto. La mayor parte del Ni se destina a la producción de acero inoxidable, donde la pureza del Ni es menos importante. Los metales o compuestos de Ni de alta pureza y Co de alta pureza, sin embargo, ya escasean. En vista de lo anterior, recuperar Ni y Co de las baterías de iones de litio agotadas o sus residuos es, por lo tanto, una propuesta atractiva. Demand for Ni and Co may even exceed global production capacity. Co is particularly critical, as it is currently only produced as a byproduct of the Ni and Cu industry. The nickel market is significantly larger than the cobalt market. Most Ni is used for stainless steel production, where Ni purity is less important. High-purity Ni and Co metals or compounds, however, are already in short supply. In view of the above, recovering Ni and Co from spent lithium-ion batteries or their waste is therefore an attractive proposition.

Existen algunos procesos conocidos para reciclar baterías de iones de litio, en donde los óxidos de níquel, cobalto y cobre se reducen a metal y se concentran en una fase de aleación a alta temperatura. There are several known processes for recycling lithium-ion batteries, where nickel, cobalt, and copper oxides are reduced to metal and concentrated in an alloy phase at high temperature.

La patente WO2017121663 describe composiciones de escoria producidas en un proceso industrial y expone un efecto del MnO sobre la viscosidad de la escoria y la recuperación de cobalto. Los principales componentes de escoria descritos en el mismo son CaO, SiO<2>, AbO3, U<2>O, y MnO (MnO<2>). Las concentraciones de MNO descritas en esas escorias son muy bajas y la enseñanza de lo anterior es limitar la cantidad de MnO en la escoria. Elwert y col. (Phase composition of high lithium slags from the recycling of lithium-ion batteries: World of Metallurgy- ERZMETALL, vol. 65 (3), 2012, págs. 163-171) analiza la composición de fases de tres escorias diferentes con el objetivo de desarrollar posibles procesos para beneficiar escorias para la recuperación de litio. Hu y col. (Recovery of Co, Ni, Mn, and Li from Li-ion batteries by smelting reduction-Part II: A pilot-scale demonstration: Journal of Power Sources, vol. 483, 2021, 229089) propone un proceso de reciclado para las baterías de iones de litio fundiéndolas con agentes fundentes a temperaturas superiores a 1500 °C, lo que resulta en una escoria y una aleación que contiene Ni, Co y Mn. Tanto Elwert como Hu describen composiciones de escoria con concentraciones de MNO muy por debajo del 10 %. WO2017121663 describes slag compositions produced in an industrial process and exposes an effect of MnO on slag viscosity and cobalt recovery. The main slag components described therein are CaO, SiO<2>, AbO3, U<2>O, and MnO (MnO<2>). The MNO concentrations described in those slags are very low and the lesson from this is to limit the amount of MnO in the slag. Elwert et al. (Phase composition of high lithium slags from the recycling of lithium-ion batteries: World of Metallurgy- ERZMETALL, vol. 65 (3), 2012, pp. 163-171) analyzes the phase composition of three different slags with the aim of developing potential processes to beneficiate slags for lithium recovery. Hu et al. (Recovery of Co, Ni, Mn, and Li from Li-ion batteries by smelting reduction-Part II: A pilot-scale demonstration: Journal of Power Sources, vol. 483, 2021, 229089) proposes a recycling process for Li-ion batteries by smelting them with fluxing agents at temperatures above 1500 °C, resulting in a slag and an alloy containing Ni, Co, and Mn. Both Elwert and Hu describe slag compositions with MNO concentrations well below 10%.

Las baterías de iones de litio recientes, por otro lado, contienen típicamente una cantidad creciente de Mn. Esto dificulta la formación de escorias con pequeñas cantidades de Mn, ya que requeriría diluir el Mn mediante la adición de grandes cantidades de agentes fundentes o elegir condiciones de mayor reducción para que dichos procesos envíen más Mn a la fase de aleación en lugar de a la fase de escoria. La primera opción aumenta el consumo de agentes fundentes y la cantidad total de escoria obtenida, mientras que la segunda opción aumenta la complejidad de cualquier tratamiento hidrometalúrgico posterior de la aleación debido a su contenido superior de Mn. Ambas opciones degradarían significativamente la economía del proceso. Recent lithium-ion batteries, on the other hand, typically contain increasing amounts of Mn. This makes slag formation with small amounts of Mn difficult, as it would require either diluting the Mn by adding large amounts of fluxing agents or choosing more reducing conditions for such processes to send more Mn to the alloy phase rather than the slag phase. The first option increases fluxing agent consumption and the total amount of slag obtained, while the second option increases the complexity of any subsequent hydrometallurgical treatment of the alloy due to its higher Mn content. Both options would significantly degrade process economics.

Las patentes WO12140951, WO13080266 y WO20013294 proponen procesos para reciclar los desechos de baterías de iones de litio para recuperar Ni y Co, mientras se fijan impurezas tales como Fe y P en la fase de escoria. Aunque se afirma que el Mn podría ser un componente principal de la escoria obtenida, no se especifica un intervalo preferido o un efecto particular del MnO en dichas escorias. Además, el énfasis de las patentes WO12140951 y WO13080266 está en las escorias de bajo punto de fusión ricas en Fe. Patents WO12140951, WO13080266, and WO20013294 propose processes for recycling lithium-ion battery scrap to recover Ni and Co, while fixing impurities such as Fe and P in the slag phase. Although it is stated that Mn could be a major component of the obtained slag, no preferred range or particular effect of MnO in such slags is specified. Furthermore, the emphasis of patents WO12140951 and WO13080266 is on low-melting, Fe-rich slags.

Vest y col. (Friedrich Slag design for lithium recovery from spent batteries: Int. Work. Met. Interact., vol. 9 (93), 2010, págs. 93-106.) describe los cálculos teóricos de las escorias ricas en MnO. Wittkowski y col. (Speciation of Manganese in a Synthetic Recycling Slag Relevant for Lithium Recycling from Lithium-Ion Batteries: Metals, vol. 11 (2), 2021, pág. Vest et al. (Friedrich Slag design for lithium recovery from spent batteries: Int. Work. Met. Interact., vol. 9 (93), 2010, pp. 93-106.) describes the theoretical calculations of MnO-rich slags. Wittkowski et al. (Speciation of Manganese in a Synthetic Recycling Slag Relevant for Lithium Recycling from Lithium-Ion Batteries: Metals, vol. 11 (2), 2021, p.

188.) analiza la composición de fases de diferentes escorias que contienen litio procedentes del reciclado de baterías de iones de litio. 188.) analyzes the phase composition of different lithium-containing slags from the recycling of lithium-ion batteries.

Las patentes US 2017/229744 A1, CN103924088 y EP3269832 describen procesos de fusión en baño para baterías desechadas, que producen una aleación que contiene Co y/o Ni y una escoria rica en SiO<2>y MnO. Patents US 2017/229744 A1, CN103924088 and EP3269832 describe bath smelting processes for discarded batteries, which produce an alloy containing Co and/or Ni and a slag rich in SiO<2> and MnO.

Ninguna parte del estado de la técnica mencionado anteriormente enseña una composición de escoria según la presente invención. No part of the above-mentioned prior art teaches a slag composition according to the present invention.

Incluso cuando se describen escorias con un contenido relativamente superior de MnO, ninguna de las patentes mencionadas anteriormente enseña las presentes condiciones del proceso y no se pronuncian sobre ningún efecto de las composiciones de escoria ricas en MnO resultantes en las paredes del horno. Típicamente, las paredes del horno se elaboran con ladrillos refractarios. La composición principal de dichos ladrillos es la magnesia. Algunos ejemplos son los ladrillos de magnesia (contenido de magnesia normalmente superior al 90 %) o los ladrillos de magnesiacromo (contenido de magnesia normalmente del 50 al 70 %). Se ha observado que la magnesia de las paredes es disuelta por las escorias comunes durante el funcionamiento del horno, lo que resulta en el desgaste o la corrosión de las paredes del horno a lo largo del tiempo. Este es un problema recurrente que resulta en altos costes de mantenimiento, ya que obliga a apagar el horno y a reemplazar los ladrillos refractarios a intervalos regulares. El problema es aún más pronunciado a temperaturas de funcionamiento superiores, tales como, por ejemplo, por encima de 1550 °C. Even when slags with a relatively higher MnO content are described, none of the aforementioned patents teach the present process conditions, and they do not address any effect of the resulting MnO-rich slag compositions on the furnace walls. Typically, furnace walls are made of refractory bricks. The main composition of such bricks is magnesia. Examples include magnesia bricks (magnesia content typically above 90%) or magnesiachrome bricks (magnesia content typically 50 to 70%). It has been observed that the magnesia in the walls is dissolved by common slags during furnace operation, resulting in wear or corrosion of the furnace walls over time. This is a recurring problem that results in high maintenance costs, as it requires the furnace to be shut down and the refractory bricks replaced at regular intervals. The problem is even more pronounced at higher operating temperatures, such as above 1550 °C.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para la recuperación de Ni y Co de baterías de iones de litio, que al mismo tiempo aumente la vida útil de un horno, funcionando con un sistema dedicado de escoria rica en MnO y Li<2>O compuesto de manera que los ladrillos refractarios con contenido de magnesia se corroan menos durante el funcionamiento. La reducción del desgaste alcanzada contribuye positivamente a la economía general del presente proceso. Therefore, an objective of the present invention is to provide a process for the recovery of Ni and Co from lithium-ion batteries, which at the same time increases the service life of a furnace, operating with a dedicated system of MnO-rich slag and Li<2>O composite such that magnesia-containing refractory bricks corrode less during operation. The achieved wear reduction contributes positively to the overall economics of the present process.

Según una primera realización, el proceso para la recuperación de Ni y Co de baterías de iones de litio o sus residuos comprende las etapas: According to a first embodiment, the process for the recovery of Ni and Co from lithium-ion batteries or their waste comprises the steps:

- proporcionar un horno revestido con ladrillos refractarios con contenido de magnesia; - provide a furnace lined with magnesia-containing refractory bricks;

- proporcionar una carga que comprende formadores de escoria y las baterías de iones de litio o sus residuos; y, - providing a load comprising slag formers and lithium-ion batteries or their residues; and,

- fundir la carga en condiciones de reducción, obteniendo de este modo una aleación que contiene la parte mayoritaria del Ni y el Co, y una escoria; - melting the charge under reducing conditions, thus obtaining an alloy containing the majority of Ni and Co, and a slag;

caracterizado por que la escoria tiene una composición porcentual en masa según: 10 % < MnO < 40 %; characterized in that the slag has a percentage composition by mass according to: 10% < MnO < 40%;

(CaO 1,5*Li2O) / AbOa > 0,3; (CaO 1.5*Li2O) / AbOa > 0.3;

CaO 0,8*MnO 0,8*LbO < 60 %; CaO 0.8*MnO 0.8*LbO < 60%;

(CaO 2*LbO 0,4*MnO) / SiO<2>> 2,0; (CaO 2*LbO 0.4*MnO) / SiO<2>> 2.0;

Li<2>O > 1 %; y, Li<2>O > 1 %; and,

AbO3 SiO<2>+ CaO LbO MnO FeO MgO > 85 %. AbO3 SiO<2>+ CaO LbO MnO FeO MgO > 85%.

Por “ formadores de escoria” se entiende: uno o más de, por ejemplo, CaO, AbO3 y SiO<2>. También pueden estar presentes otros formadores de escoria, bien conocidos por los expertos en la materia. Los compuestos formadores de escoria se pueden añadir tal cual o se pueden obtener en el sitio a partir de metales fácilmente oxidables presentes en la carga, tal como el aluminio. “Slag formers” means one or more of, for example, CaO, AbO3, and SiO<2>. Other slag formers, well known to those skilled in the art, may also be present. The slag-forming compounds may be added as is or may be obtained on-site from easily oxidizable metals present in the feedstock, such as aluminum.

Por “ baterías de iones de litio o sus residuos” se entienden, por ejemplo: baterías de iones de litio nuevas o desechadas, baterías agotadas o que han llegado al final de su vida útil, desechos de producción o de baterías, materiales de electrodos o materiales de batería preprocesados, por ejemplo, después de triturarlos o clasificarlos, incluida la así denominada “ masa negra” . Sin embargo, estos deberían contener todavía cantidades apreciables de Co y/o Ni. "Lithium-ion batteries or their waste" means, for example, new or discarded lithium-ion batteries, spent or end-of-life batteries, production or battery waste, electrode materials or pre-processed battery materials, for example, after crushing or sorting, including so-called "black mass". However, these should still contain appreciable amounts of Co and/or Ni.

Por “ parte mayoritaria” de un elemento o compuesto se entiende: más del 50 % en peso de la cantidad correspondiente presente en la carga. También puede incluir un rango con un valor inferior seleccionado de entre el 55 %, el 60 %, el 65 %, el 70 % y el 75 %, y un valor superior seleccionado de entre el 80 %, el 85 %, el 90 %, el 95 % y el 100 %. "Majority" of an element or compound means: more than 50% by weight of the corresponding quantity present in the filler. It may also include a range with a lower value selected from among 55%, 60%, 65%, 70% and 75%, and an upper value selected from among 80%, 85%, 90%, 95% and 100%.

El contenido de MnO en la escoria desempeña un papel clave en la presente invención. Se necesita un mínimo de alrededor del 10 % en la escoria para ver el efecto de suprimir la disolución del MgO en la escoria de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia que recubren el horno. Se prefiere tener al menos un 15 % de MnO. Además, es beneficioso tener un contenido de MnO del 10 al 40 % en una cantidad relativamente pequeña de escoria, ya que una disminución del volumen de la escoria contribuye a suprimir la disolución del MgO. Por otro lado, la adición de más agentes fundentes, aumentando de este modo el volumen total de la escoria y diluyendo el porcentaje de MnO, aumenta la cantidad de MgO que se disuelve en los ladrillos refractarios y, por lo tanto, tiene una influencia negativa. The MnO content in the slag plays a key role in the present invention. A minimum of about 10% in the slag is required to suppress the dissolution of MgO in the slag of the magnesia-containing refractory bricks lining the furnace. It is preferred to have at least 15% MnO. Furthermore, it is beneficial to have an MnO content of 10 to 40% in a relatively small amount of slag, since a decrease in the slag volume contributes to suppressing MgO dissolution. On the other hand, the addition of more fluxing agents, thereby increasing the total volume of the slag and diluting the percentage of MnO, increases the amount of MgO that dissolves in the refractory bricks and therefore has a negative influence.

El límite superior de MnO en la escoria también es importante, ya que ayuda a mantener suficientemente baja la temperatura de fusión en la escoria. Las escorias que contienen hasta un 40 % de MnO según la invención se funden por debajo de 1500 °C. Las temperaturas menores son beneficiosas para suprimir la disolución del MgO de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia junto con la cantidad de MnO. Las cantidades de MnO que superan el 40 % aumentan el punto de fusión de la escoria por encima de 1500 °C, especialmente cuando la escoria también contiene cantidades relativamente mayores de AbO3, tal como por encima del 50 %, y por lo tanto es menos preferida. The upper limit of MnO in the slag is also important, as it helps keep the melting point of the slag sufficiently low. Slags containing up to 40% MnO according to the invention melt below 1500 °C. Lower temperatures are beneficial in suppressing the dissolution of MgO from magnesia-containing refractory bricks along with the amount of MnO. MnO amounts exceeding 40% increase the melting point of the slag above 1500 °C, especially when the slag also contains relatively higher amounts of AbO, such as above 50%, and are therefore less preferred.

Según otra realización, el contenido de MnO en la escoria es del 30 % o menos. Los porcentajes de Mn en la escoria se estandarizan como “ porcentaje de MnO” . Sin embargo, el estado de oxidación exacto del Mn no siempre está bien definido en tales escorias. Por lo tanto, el óxido de manganeso (“ MnO” ) también puede representar una mezcla del MnO monoespecie con dióxido de manganeso, MnO<2>. Se supone, sin embargo, que la proporción de MnO monoespecie está muy por encima del 95 %, particularmente en las condiciones de reacción de reducción elegidas. According to another embodiment, the MnO content in the slag is 30% or less. The percentages of Mn in the slag are standardized as “% MnO”. However, the exact oxidation state of Mn is not always well defined in such slags. Therefore, manganese oxide (“MnO”) may also represent a mixture of the monospecies MnO with manganese dioxide, MnO<2>. It is assumed, however, that the proportion of monospecies MnO is well above 95%, particularly under the chosen reduction reaction conditions.

El MnO tiene típicamente un color verde, mientras que el MnO<2>tiene típicamente un color negro-marrón o negro-gris, lo que conduce a su nombre “ negro de manganeso” . Solo si el contenido de la monoespecie es lo suficientemente alto, el color verde será visible. MnO is typically green in color, while MnO<2> is typically black-brown or black-gray in color, giving it the name “manganese black.” Only if the monospecies content is high enough will the green color be visible.

Según otra realización, el contenido de CaO en la escoria es del 15 % o más, preferiblemente del 20 % o más. According to another embodiment, the CaO content in the slag is 15% or more, preferably 20% or more.

Según otra realización, el contenido de CaO en la escoria es del 50 % o menos, preferiblemente del 30 % o menos. According to another embodiment, the CaO content in the slag is 50% or less, preferably 30% or less.

Un mínimo del 15 % de CaO mantiene la escoria suficientemente fluida y garantiza que pueda manejarse fácilmente. A minimum of 15% CaO keeps the slag sufficiently fluid and ensures that it can be handled easily.

Se prefieren cantidades superiores de CaO, tal como el 20 % o más, ya que el CaO ayuda a suprimir la disolución del Mg de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia, dado que el Ca y el Mg comparten sitios químicos afines en la escoria. El funcionamiento del proceso con un límite superior preferido del 30 % de CaO ayuda a mantener la temperatura de fusión de la escoria por debajo de 1600 °C. Una cantidad demasiado alta de CaO, tal como por encima del 50 %, aumenta significativamente la temperatura de fusión de la escoria y, por lo tanto, se debe evitar. Higher amounts of CaO, such as 20% or more, are preferred, as CaO helps suppress Mg dissolution from magnesia-bearing refractory bricks, since Ca and Mg share similar chemical sites in the slag. Operating the process with a preferred upper limit of 30% CaO helps keep the slag melting temperature below 1600 °C. Too high an amount of CaO, such as above 50%, significantly increases the slag melting temperature and should therefore be avoided.

Se ha observado además que, además del MnO y el CaO, el Li<2>O también suprime la disolución del Mg de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia, mientras que el aumento de las cantidades de SiO<2>tiene un efecto negativo. It has also been observed that, in addition to MnO and CaO, Li<2>O also suppresses the dissolution of Mg from magnesia-containing refractory bricks, while increasing amounts of SiO<2> have a negative effect.

Esto se refleja en la ecuación (CaO 2*Li2O 0,4*MnO) / SiO<2>> 2,0. Al reciclar baterías de iones de litio, se espera que la cantidad de Li<2>O en la escoria sea significativa. This is reflected in the equation (CaO 2*Li2O 0.4*MnO) / SiO<2>> 2.0. When recycling lithium-ion batteries, the amount of Li<2>O in the slag is expected to be significant.

Según otra realización, el contenido de AbO3 en la escoria es < 50 %, preferiblemente < 40 %, ya que cantidades demasiado elevadas de AbO3 aumentan el punto de fusión en la escoria. According to another embodiment, the AbO3 content in the slag is <50%, preferably <40%, since excessively high amounts of AbO3 increase the melting point in the slag.

Según otra realización, el contenido de Fe en la escoria es del 25 % o menos, preferiblemente del 10 % o menos. According to another embodiment, the Fe content in the slag is 25% or less, preferably 10% or less.

Según otra realización, la suma de AbO3, SiO<2>, CaO, LbO, MnO, FeO y MgO es del 90 % o más, preferiblemente del 95 % o más. According to another embodiment, the sum of AbO3, SiO<2>, CaO, LbO, MnO, FeO and MgO is 90% or more, preferably 95% or more.

Según otra realización, (CaO 2*LbO 0,4*MnO) / (SiO<2>+ 0,2*AbO3) es > 1,5. According to another embodiment, (CaO 2*LbO 0.4*MnO) / (SiO<2>+ 0.2*AbO3) is > 1.5.

La composición de la escoria y la temperatura de funcionamiento son consideraciones críticas para el proceso descrito en la presente descripción. La presente invención alcanza un equilibrio entre los compuestos que protegen las paredes del horno (p. ej., MnO, CaO, LbO) y los compuestos que afectan negativamente a las paredes del horno, a la vez que son inevitables (p. ej., el AbO3 del Al en la alimentación) o necesarios de cualquier otra manera (por ejemplo, el SiO<2>necesario para reducir el punto de fusión de la escoria). El dominio de la composición en la escoria permite además una fluidez adecuada de la escoria y un sobrecalentamiento mínimo en la escoria a la temperatura de funcionamiento deseada. Se prefiere una temperatura lo más baja posible, al tiempo que permanece por encima del punto de fusión de la aleación. Slag composition and operating temperature are critical considerations for the process described herein. The present invention strikes a balance between compounds that protect the furnace walls (e.g., MnO, CaO, LbO) and compounds that adversely affect the furnace walls, either being unavoidable (e.g., AbO from Al in the feed) or otherwise necessary (e.g., SiO<2> needed to lower the slag melting point). Controlling the composition in the slag further allows for adequate slag fluidity and minimal superheat in the slag at the desired operating temperature. A temperature as low as possible, while remaining above the melting point of the alloy, is preferred.

Este equilibrio se refleja en las condiciones de proceso presentadas, así como en la composición de la propia escoria. This balance is reflected in the process conditions presented, as well as in the composition of the slag itself.

Según otra realización, la etapa de fundir la carga se realiza a una temperatura de al menos 1400 °C, para garantizar la fusión completa de la carga metalúrgica, y como máximo 300 °C por encima del punto de liquidus de la escoria, preferiblemente como máximo 100 °C por encima del punto de liquidus en la escoria. Se prefiere el límite inferior para evitar incluso la solidificación parcial de la aleación y la escoria producidas. Se prefiere el límite superior para evitar el sobrecalentamiento de la escoria. Las temperaturas superiores promueven la disolución del Mg de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia. Por lo tanto, generalmente se prefieren temperaturas más bajas para reducir el desgaste, así como para ahorrar energía. El sobrecalentamiento de la escoria tiene un impacto negativo en la disolución de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia por parte en la escoria. According to another embodiment, the charge melting step is carried out at a temperature of at least 1400°C, to ensure complete melting of the metallurgical charge, and at most 300°C above the liquidus point of the slag, preferably at most 100°C above the liquidus point in the slag. The lower limit is preferred to prevent even partial solidification of the alloy and slag produced. The upper limit is preferred to prevent overheating of the slag. Higher temperatures promote the dissolution of Mg from the magnesia-containing refractory bricks. Therefore, lower temperatures are generally preferred to reduce wear and to save energy. Overheating of the slag has a negative impact on the partial dissolution of the magnesia-containing refractory bricks in the slag.

La relación descrita de CaO y LbO sobre AbO3 en la escoria ayuda a mantener el punto de fusión en la escoria suficientemente bajo, preferiblemente por debajo de 1700 °C, más preferiblemente por debajo de 1650 °C, incluso más preferiblemente por debajo de 1600 °C y lo más preferiblemente por debajo de 1550 °C. The described ratio of CaO and LbO to AbO3 in the slag helps to keep the melting point in the slag sufficiently low, preferably below 1700 °C, more preferably below 1650 °C, even more preferably below 1600 °C and most preferably below 1550 °C.

A pesar de su efecto beneficioso para la vida útil de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia, restringir las cantidades combinadas de CaO, MnO y Li<2>O en la escoria es igualmente relevante, ya que el punto de fusión en la escoria sería demasiado alto cuando CaO 0,8*MnO 0,8*Li2O superara el 60 %. Despite its beneficial effect on the service life of magnesia-containing refractory bricks, restricting the combined amounts of CaO, MnO and Li<2>O in the slag is equally relevant, since the melting point in the slag would be too high when CaO 0.8*MnO 0.8*Li2O exceeds 60%.

Según otra realización, la etapa de fusión comprende las etapas adicionales: According to another embodiment, the melting step comprises the additional steps:

- muestrear la escoria; - sample the slag;

- enfriar la muestra de escoria y evaluar su color; y, - cool the slag sample and evaluate its color; and,

- en caso de que la muestra de escoria sea verde, terminar la etapa de fusión; o bien, - if the slag sample is green, terminate the melting stage; or,

- en caso de que la muestra de escoria no sea verde, continuar con la etapa de fusión después de ajustar el nivel de pO<2>para alcanzar condiciones de mayor reducción. - If the slag sample is not green, continue with the melting stage after adjusting the pO<2> level to achieve higher reduction conditions.

Por “ muestreo de la escoria” se entiende tomar una pequeña muestra en la escoria y evaluar su color, mientras el proceso continúa en las condiciones elegidas. “Slag sampling” means taking a small sample of the slag and evaluating its color, while the process continues under the chosen conditions.

La valoración del color se puede realizar fácilmente de forma visual. En comparación con un análisis químico de la escoria, la monitorización del cambio de color proporciona una indicación rápida y eficiente de que la escoria contiene un cierto porcentaje mínimo de MnO. Como se describirá con mayor detalle a continuación, se ha observado además que el color verde de la escoria también indica que la parte mayoritaria del Co contenido en la alimentación se reduce, incorporándose a la aleación. Sin pretender imponer ninguna teoría, de hecho, se cree que el cambio de color a verde es el resultado de la reducción de MnO<2>a MnO, pero también de la reducción de óxidos típicamente más oscuros de, por ejemplo, Ni y Co. Color assessment can be easily performed visually. Compared to a chemical analysis of the slag, monitoring the color change provides a rapid and efficient indication that the slag contains a certain minimum percentage of MnO. As will be described in more detail below, it has also been observed that the green color of the slag also indicates that the majority of the Co contained in the feed is being reduced, incorporating it into the alloy. Without wishing to impose any theory, in fact, the color change to green is believed to result from the reduction of MnO<2> to MnO, but also from the reduction of typically darker oxides of, for example, Ni and Co.

La inspección visual es una forma rápida y sencilla de saber si se deben ajustar, optimizar y/o finalizar las condiciones del proceso, lo que puede ahorrar tiempo y costes operativos. La comprobación del color es, por lo tanto, una indicación fiable del progreso de la operación metalúrgica. Visual inspection is a quick and easy way to determine whether process conditions need to be adjusted, optimized, and/or terminated, which can save time and operating costs. Color checking is therefore a reliable indication of the progress of the metallurgical operation.

En el presente contexto, el “verde” se define como el color con tono, luminosidad y saturación en el siguiente rango según la norma ASTM D1535-14 (2018): In the present context, “green” is defined as the color with hue, lightness and saturation in the following range according to ASTM D1535-14 (2018):

- Tono de 5GY a 5BG; - Tone from 5GY to 5BG;

- Luminosidad: >3; y, - Luminosity: >3; and,

- Saturación: >3. - Saturation: >3.

En la “ Geological Rock-Color Chart with Genuine Munsell Color Chips” , producida por Munsell Color en 2009, se muestran ejemplos de color verde. Examples of green are shown in the “Geological Rock-Color Chart with Genuine Munsell Color Chips” produced by Munsell Color in 2009.

Las condiciones de operación se eligen para oxidar una parte mayoritaria del Mn de la escoria y para reducir una parte mayoritaria del Co y Ni de la aleación. Preferiblemente, se recoge >90 % del Co y Ni de la aleación, más preferido >95 % y más preferido >98 % para conseguir la máxima economía en el proceso. El nivel de pO<2>del presente proceso se ajusta fácilmente para alcanzar estos rendimientos favorables. The operating conditions are selected to oxidize a majority of the Mn in the slag and to reduce a majority of the Co and Ni in the alloy. Preferably, >90% of the Co and Ni in the alloy are recovered, more preferably >95%, and most preferably >98% to achieve maximum process economy. The pO<2> level of the present process is easily adjusted to achieve these favorable efficiencies.

Según otra realización, el nivel de pO<2>se ajusta a 10'7 > pO<2>> 10'12, preferiblemente a pO<2>< 10'8, más preferido a pO<2>< 10-85 y más preferido a pO<2>< 10'9 According to another embodiment, the level of pO<2> is adjusted to 10'7 > pO<2>> 10'12, preferably to pO<2>< 10'8, more preferred to pO<2>< 10-85 and most preferred to pO<2>< 10'9

Los niveles de pO<2>preferidos de 10'8, 10'85 y 10'9, así como el límite de 10'12, representan, por lo tanto, condiciones de mayor reducción en comparación con un nivel de pO<2>de 10'7 The preferred pO<2> levels of 10.8, 10.85 and 10.9, as well as the limit of 10.12, therefore represent conditions of greater reduction compared to a pO<2> level of 10.7.

Según otra realización, el color de la escoria es verde. Durante la fusión de la carga en condiciones de reducción, el color de la escoria típicamente cambia de negro-gris o negro-marrón a verde a medida que avanza el proceso. Según otra realización, el horno es un horno eléctrico. El uso de un horno eléctrico o un horno de arco eléctrico (EAF) permite una mayor flexibilidad en caso de que se deseen o se necesiten temperaturas de funcionamiento superiores. Otra ventaja es que permite sacar provecho de los precios de la electricidad fuera de las horas punta o de la electricidad producida por fuentes ecológicas respetuosas con el medio ambiente, tales como las centrales eólicas locales. Según otra realización, una escoria metalúrgica que contiene Li comprende una composición porcentual en masa según: According to another embodiment, the color of the slag is green. During charge smelting under reducing conditions, the color of the slag typically changes from black-gray or black-brown to green as the process progresses. According to another embodiment, the furnace is an electric furnace. The use of an electric furnace or electric arc furnace (EAF) allows for greater flexibility if higher operating temperatures are desired or needed. Another advantage is that it allows for taking advantage of off-peak electricity prices or electricity produced from environmentally friendly, green sources, such as local wind power plants. According to another embodiment, a Li-containing metallurgical slag comprises a mass percentage composition according to:

10 % < MnO < 40 %; 10% < MnO < 40%;

(CaO 1,5*LÍ2O) / AI<2>O<3>> 0,3; (CaO 1.5*LI2O) / AI<2>O<3>> 0.3;

CaO 0,8*MnO 0,8*LbO < 60%;CaO 0.8*MnO 0.8*LbO < 60%;

(CaO2*LbO 0,4*MnO) / SÍO<2>> 2,0; (CaO2*LbO 0.4*MnO) / YES<2>> 2.0;

LÍ<2>O > 1 %; y, LÍO<2>O > 1 %; and,

AI<2>O<3>+ SÍO<2>+ CaO LÍ<2>O MnO FeO MgO > 85 %. AI<2>O<3>+ YES<2>+ CaO LÍ<2>O MnO FeO MgO > 85%.

Según otra realización, la escoria metalúrgica que contiene Li tiene un color verde. According to another embodiment, the metallurgical slag containing Li has a green color.

Según otra realización, el contenido de MnO en la escoria metalúrgica que contiene Li es del 30 % o menos. According to another embodiment, the MnO content in the Li-containing metallurgical slag is 30% or less.

Según otra realización, el contenido de CaO en la escoria metalúrgica que contiene Li es del 15 % o más, preferiblemente del 20 % o más. According to another embodiment, the content of CaO in the Li-containing metallurgical slag is 15% or more, preferably 20% or more.

Según otra realización, el contenido de CaO en la escoria metalúrgica que contiene Li es del 50 % o menos, preferiblemente del 30 % o menos. According to another embodiment, the content of CaO in the Li-containing metallurgical slag is 50% or less, preferably 30% or less.

Según otra realización, el contenido de AbO3 en la escoria metalúrgica que contiene Li es del 50 % o menos, preferiblemente del 40 % o menos. According to another embodiment, the content of AbO3 in the Li-containing metallurgical slag is 50% or less, preferably 40% or less.

Según otra realización, el contenido de Fe en la escoria metalúrgica que contiene Li es del 25 % o menos, preferiblemente del 10 % o menos. En una escoria rica en FeO que contiene más del 10 % de FeO, que contiene, respectivamente, incluso más del 20 % de FeO, el CoO no se puede reducir a Co metálico sin transferir también cantidades relativamente grandes de Fe metálico a la fase de aleación. Esto aumenta significativamente los costes de cualquier tratamiento hidrometalúrgico de seguimiento de la aleación resultante y, por lo tanto, es menos deseable. According to another embodiment, the Fe content in the Li-containing metallurgical slag is 25% or less, preferably 10% or less. In an FeO-rich slag containing more than 10% FeO, or even more than 20% FeO, the CoO cannot be reduced to metallic Co without also transferring relatively large amounts of metallic Fe to the alloying phase. This significantly increases the costs of any follow-up hydrometallurgical treatment of the resulting alloy and is therefore less desirable.

Según otra realización, la escoria metalúrgica que contiene Li se usa como formador de escoria en un proceso de reciclado pirometalúrgico. La escoria metalúrgica obtenida contiene CaO y SiO<2>y, por lo tanto, se puede usar como formador de escoria en nuevas operaciones. According to another embodiment, the Li-containing metallurgical slag is used as a slag former in a pyrometallurgical recycling process. The resulting metallurgical slag contains CaO and SiO<2> and can therefore be used as a slag former in further operations.

Según otra realización, la escoria metalúrgica que contiene Li se usa como formador de escoria en el proceso según la primera realización, reemplazando de este modo parcial o totalmente a los formadores de escoria en la etapa de proporcionar una carga que comprende formadores de escoria. According to another embodiment, the Li-containing metallurgical slag is used as a slag former in the process according to the first embodiment, thereby partially or completely replacing the slag formers in the step of providing a charge comprising slag formers.

La reutilización en nuevas operaciones de la escoria metalúrgica producida permite una mayor flexibilidad a la hora de elegir las condiciones de operación, tales como el nivel de pO<2>del proceso. Por ejemplo, cuando se usaran condiciones más oxidantes, enviando de este modo más Co y/o Ni a la escoria, estos metales valiosos no se perderían, sino que se recuperarían en un nuevo ciclo de operación, en el que quizás se usarían condiciones de mayor reducción para recuperar más Co y/o Ni. Reusing the produced metallurgical slag in new operations allows for greater flexibility in choosing operating conditions, such as the pO<2> level of the process. For example, if more oxidizing conditions were used, thereby sending more Co and/or Ni into the slag, these valuable metals would not be lost but would be recovered in a new operating cycle, perhaps using more reducing conditions to recover more Co and/or Ni.

Al reutilizar esta escoria metalúrgica como formador de escoria en un nuevo proceso o como escoria de partida para el mismo proceso, debe tenerse en cuenta que las baterías entrantes o sus residuos pueden contener cantidades adicionales de compuestos tales como Al, Mn o Li, que acabarán en la escoria después de su oxidación. Por consiguiente, aumentarán las cantidades respectivas de AbO3, MnO o Li<2>O en la escoria. Si bien la cantidad de Li<2>O se considera menos crítica, las cantidades de AbO3 y MnO tienen una influencia más directa en la temperatura de fusión. En otra realización, el límite superior preferido para el MnO es del 30 % para permitir un margen para el MnO fresco entrante procedente de una nueva carga. When reusing this metallurgical slag as a slag former in a new process or as a starting slag for the same process, it should be noted that the incoming batteries or their waste may contain additional amounts of compounds such as Al, Mn, or Li, which will end up in the slag after oxidation. Consequently, the respective amounts of AbO, MnO, or Li<2>O in the slag will increase. While the amount of Li<2>O is considered less critical, the amounts of AbO and MnO have a more direct influence on the melting temperature. In another embodiment, the preferred upper limit for MnO is 30% to allow a margin for incoming fresh MnO from a new charge.

Debido a los compuestos frescos entrantes, la escoria metalúrgica según la invención solo se puede reutilizar durante un número limitado de ciclos. Para decidir si la escoria se puede seguir reutilizando, la composición de la escoria se debe analizar y comparar con las especificaciones de composición descritas en la presente descripción. Sangrar y reutilizar al menos parte de la escoria metalúrgica, diluyéndola con formadores de escoria frescos, es una opción viable a largo plazo. Due to the fresh incoming compounds, the metallurgical slag according to the invention can only be reused for a limited number of cycles. To decide whether the slag can be further reused, the slag composition must be analyzed and compared with the composition specifications described herein. Stripping and reusing at least part of the metallurgical slag by diluting it with fresh slag formers is a viable long-term option.

Como se ha descrito anteriormente, la escoria según la invención ayuda a suprimir significativamente la disolución del MgO de los ladrillos refractarios. Sin embargo, no se puede evitar por completo. Esto conduce a otro efecto secundario positivo al reciclar la escoria. El MgO disuelto de los ladrillos refractarios (provocado por una disolución minoritaria del MgO durante los procesos de fusión anteriores) se acumula en la escoria y esto tiende a suprimir, junto con el MnO, el LbO y el CaO, la corrosión adicional de los ladrillos refractarios. Esto hace que la reutilización de la escoria obtenida sea particularmente atractiva. As described above, the slag according to the invention helps significantly suppress the dissolution of MgO from the refractory bricks. However, it cannot be completely avoided. This leads to another positive side effect of slag recycling. The dissolved MgO from the refractory bricks (caused by minor dissolution of MgO during previous smelting processes) accumulates in the slag, and this, along with MnO, LbO, and CaO, tends to suppress further corrosion of the refractory bricks. This makes reusing the obtained slag particularly attractive.

Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar adicionalmente las realizaciones de la presente invención. The following examples are provided to further illustrate embodiments of the present invention.

Ejemplo 1 Example 1

Se midió la disolución del MgO de las paredes de los crisoles con contenido de magnesia, durante el uso de varias composiciones de escoria diferentes. Se fundieron varios compuestos contenidos en las baterías de iones de litio o sus residuos, respectivamente, sus óxidos, tales como FeO, AbO3, Li<2>O y MnO, junto con CaO y SiO<2>como agentes fundentes en un crisol de 1 l de MgO. El peso total de los óxidos añadidos fue de 1000 g. La relación de FeO, AbO3, Li<2>O y MnO se eligió para representar una composición típica de las baterías de iones de litio existentes. The dissolution of MgO from the walls of magnesia-containing crucibles was measured during the use of several different slag compositions. Various compounds contained in lithium-ion batteries or their residues, respectively, their oxides, such as FeO, AbO3, Li<2>O and MnO, were melted together with CaO and SiO<2> as fluxing agents in a 1 L MgO crucible. The total weight of the added oxides was 1000 g. The ratio of FeO, AbO3, Li<2>O and MnO was chosen to represent a typical composition of existing lithium-ion batteries.

Se calentaron los crisoles gradualmente a una tasa de calentamiento de 150 °C/h usando un horno de inducción. Una vez las escorias estuvieron totalmente fundidas, se mantuvieron los crisoles a temperaturas de 1400, 1450 o 1500 °C. Después de 2 h de calentamiento, las escorias fundidas se sacaron de los crisoles y se templaron con agua. La Tabla 1 enumera la composición de las escorias obtenidas en este ejemplo. The crucibles were heated gradually at a heating rate of 150 °C/h using an induction furnace. Once the slags were fully molten, the crucibles were held at temperatures of 1400, 1450, or 1500 °C. After 2 h of heating, the molten slags were removed from the crucibles and quenched with water. Table 1 lists the composition of the slags obtained in this example.

Tabla 1: Composición de las escorias obtenidas Table 1: Composition of the slags obtained

Las concentraciones de MgO en las escorias anteriores fueron relativamente bajas (del 0,9 % al 3,9 %). Este resultado indica que la disolución del MgO de la pared del crisol se suprimió adecuadamente en las condiciones elegidas. The MgO concentrations in the above slags were relatively low (0.9% to 3.9%). This result indicates that the dissolution of MgO from the crucible wall was adequately suppressed under the selected conditions.

Los experimentos se realizaron con composiciones de escoria que no tenían Ni, Co ni Cu, ya que la cantidad de estos metales en las escorias finales es típicamente muy baja y, por lo tanto, prácticamente no influye en las propiedades en la escoria. The experiments were performed with slag compositions that did not contain Ni, Co, or Cu, since the amount of these metals in the final slags is typically very low and therefore has virtually no influence on the properties of the slag.

Ejemplo comparativo 2 Comparative example 2

Se midió la disolución del MgO de las paredes de los crisoles con contenido de magnesia, durante el uso de composiciones de escoria diferentes. Se fundieron varios compuestos contenidos en las baterías de iones de litio o sus residuos, respectivamente, sus óxidos, tales como FeO, AbO3 y MnO, junto con CaO y SiO<2>como agentes fundentes en un crisol de 1 l de MgO. El peso total de los óxidos añadidos fue de 1000 g. The dissolution of MgO from the walls of magnesia-containing crucibles was measured using different slag compositions. Various compounds contained in lithium-ion batteries or their residues, respectively, their oxides, such as FeO, AbO3, and MnO, were melted together with CaO and SiO<2> as fluxing agents in a 1-L MgO crucible. The total weight of the added oxides was 1000 g.

Se calentaron los crisoles gradualmente a una tasa de calentamiento de 150 °C/h usando un horno de inducción. Una vez las escorias estuvieron totalmente fundidas, se mantuvieron los crisoles a temperaturas de 1400 o 1450 °C durante 2 h. Después de 2 h de calentamiento, las escorias fundidas se sacaron de los crisoles y se templaron con agua. La Tabla 2 enumera la composición de las escorias obtenidas en este ejemplo. The crucibles were heated gradually at a heating rate of 150 °C/h using an induction furnace. Once the slags were fully molten, the crucibles were held at temperatures of 1400 or 1450 °C for 2 h. After 2 h of heating, the molten slags were removed from the crucibles and quenched with water. Table 2 lists the composition of the slags obtained in this example.

Tabla 2: Composición de las escorias obtenidas Table 2: Composition of the slags obtained

En comparación con las escorias 1-1 a 1-3 utilizadas en el Ejemplo 1, en este caso, el contenido de SiO<2>en las escorias se ajustó para que fuera superior, mientras que el contenido de CaO, LbO y/o MnO se ajustó para que fuera menor. Las concentraciones de MgO medidas en las escorias anteriores fueron relativamente altas (del 8,7 % al 13,2 %), lo que indica que se disolvieron cantidades relativamente grandes de MgO de los crisoles en las escorias respectivas. Compared to slags 1-1 to 1-3 used in Example 1, in this case, the SiO<2> content in the slags was adjusted to be higher, while the CaO, LbO, and/or MnO content was adjusted to be lower. The MgO concentrations measured in the above slags were relatively high (8.7% to 13.2%), indicating that relatively large amounts of MgO from the crucibles were dissolved in the respective slags.

Como en el Ejemplo 1, las escorias no contenían Ni, Co ni Cu. As in Example 1, the slags contained no Ni, Co or Cu.

Explicación de los ejemplos 1 y 2 Explanation of examples 1 and 2

Las escorias obtenidas en el Ejemplo 1 contenían menos MgO que las escorias obtenidas en el Ejemplo comparativo 2. No se observó ninguna degradación visible del crisol de MgO en las condiciones del Ejemplo 1, mientras que las paredes del crisol se volvieron más delgadas en las condiciones del Ejemplo 2. Las escorias que contenían concentraciones relativamente bajas de SiO<2>y concentraciones combinadas relativamente altas de Li<2>O, CaO y/o MnO suprimieron la disolución del MgO, como se demostró en el Ejemplo 1. Más específicamente, la disolución del MgO en la escoria se suprimió de manera eficiente cuando la relación (CaO 2 Li<2>O 0,4 MnO) /SiO<2>era de 2 o superior. The slags obtained in Example 1 contained less MgO than the slags obtained in Comparative Example 2. No visible degradation of the MgO crucible was observed under the conditions of Example 1, while the crucible walls became thinner under the conditions of Example 2. Slags containing relatively low concentrations of SiO<2> and relatively high combined concentrations of Li<2>O, CaO and/or MnO suppressed the dissolution of MgO, as demonstrated in Example 1. More specifically, the dissolution of MgO in the slag was efficiently suppressed when the ratio (CaO 2 Li<2>O 0.4 MnO) /SiO<2> was 2 or higher.

Ejemplo 3 Example 3

Se alimentaron 500 kg de baterías recargables de iones de litio agotadas a un horno con un diámetro de 1 m, recién revestido con ladrillos refractarios de cromo-magnesia de 200 mm. Se añadieron 80 kg de caliza y 20 kg de arena junto con las baterías de iones de litio. Se mantuvo una temperatura del baño de 1450-1500 °C, que es adecuada para mantener tanto la escoria como la aleación suficientemente fluidas para un fácil sangrado y manipulación. El calor se suministró mediante la oxidación del Al y el C en las baterías, utilizando la inyección sumergida de O<2>. La tasa de inyección se eligió para garantizar condiciones fuertemente reductoras, es decir, un pO<2>de 10-9. Se añadió gas natural para compensar las pérdidas de calor en el horno. Después de 1 h de calentamiento, la aleación y la escoria producidas se separaron mediante sangría. La Tabla 3 muestra los análisis de las fases de entrada y salida del proceso. 500 kg of spent lithium-ion rechargeable batteries were fed into a 1 m diameter furnace, freshly lined with 200 mm chromium-magnesia refractory bricks. 80 kg of limestone and 20 kg of sand were added along with the lithium-ion batteries. A bath temperature of 1450–1500 °C was maintained, which is adequate to keep both the slag and the alloy sufficiently fluid for easy tapping and handling. Heat was supplied by oxidation of Al and C in the batteries, using submerged O<2> injection. The injection rate was chosen to ensure strongly reducing conditions, i.e., a pO<2> of 10-9. Natural gas was added to compensate for heat losses in the furnace. After 1 h of heating, the alloy and slag produced were separated by tapping. Table 3 shows the analyses of the input and output phases of the process.

Tabla 3: Fases de entrada y salida del proceso Table 3: Input and output phases of the process

Durante el procesamiento de las baterías, no se observó ninguna degradación visible de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia. La concentración de MgO en la escoria obtenida fue solo del 1,2 %, equivalente a una pérdida de 2,3 kg de MgO de los ladrillos refractarios, lo que se considera bajo. La relación (CaO 2 Li2O 0,4 MnO) / SiO2 fue de 4,3. Por lo tanto, esta escoria suprimió de forma eficiente el desgaste de las paredes del horno. During the processing of the batteries, no visible degradation of the magnesia-containing refractory bricks was observed. The MgO concentration in the resulting slag was only 1.2%, equivalent to a loss of 2.3 kg of MgO from the refractory bricks, which is considered low. The ratio (CaO 2 Li2O 0.4 MnO) / SiO2 was 4.3. Therefore, this slag effectively suppressed furnace wall wear.

Ejemplo comparativo 4 Comparative example 4

Se alimentaron 500 kg de baterías recargables de iones de litio agotadas a un horno con un diámetro de 1 m, recién revestido con ladrillos refractarios de cromo-magnesia de 200 mm. Se añadieron 50 kg de caliza y 50 kg de arena junto con las baterías de iones de litio. Se mantuvo una temperatura del baño de 1450-1500 °C, que es adecuada para mantener tanto la escoria como la aleación suficientemente fluidas para un fácil sangrado y manipulación. El calor se suministró mediante la oxidación del Al y el C en las baterías, utilizando la inyección sumergida de O2. La tasa de inyección se eligió para garantizar condiciones fuertemente reductoras, es decir, un pO2 de 10<' 9>. Se añadió gas natural para compensar las pérdidas de calor en el horno. Después de 1 h de calentamiento, la aleación y la escoria producidas se separaron mediante sangría. La Tabla 4 muestra los análisis de las fases de entrada y salida del proceso. 500 kg of spent lithium-ion rechargeable batteries were fed into a 1 m diameter furnace, freshly lined with 200 mm chromium-magnesia refractory bricks. 50 kg of limestone and 50 kg of sand were added along with the lithium-ion batteries. A bath temperature of 1450–1500 °C was maintained, which is adequate to keep both the slag and the alloy sufficiently fluid for easy tapping and handling. Heat was supplied by oxidation of Al and C in the batteries, using submerged O2 injection. The injection rate was chosen to ensure strongly reducing conditions, i.e., a pO2 of 10. Natural gas was added to compensate for heat losses in the furnace. After 1 h of heating, the alloy and slag produced were separated by tapping. Table 4 shows the analyses of the input and output phases of the process.

Tabla 4: Fases de entrada y salida del proceso Table 4: Input and output phases of the process

La concentración de MgO en la escoria obtenida fue del 9,0 %, equivalente a una pérdida de 19,8 kg de MgO de los ladrillos refractarios y, por lo tanto, a un desgaste significativo de las paredes del horno. La relación (CaO 2 Li2O 0,4 MnO) / SiO2 fue de 1,7. The MgO concentration in the slag obtained was 9.0%, equivalent to a loss of 19.8 kg of MgO from the refractory bricks and, therefore, significant wear on the furnace walls. The ratio (CaO 2 Li2O 0.4 MnO) / SiO2 was 1.7.

Ejemplo 5 Example 5

Se alimentaron 500 kg de baterías recargables de iones de litio agotadas a un horno con un diámetro de 1 m, recién revestido con ladrillos refractarios de cromo-magnesia de 200 mm. Se añadieron 50 kg de caliza y 50 kg de arena junto con las baterías de iones de litio. Se mantuvo una temperatura del baño de 1450-1500 °C, que es adecuada para mantener tanto la escoria como la aleación suficientemente fluidas para un fácil sangrado y manipulación. El calor se suministró mediante la oxidación del Al y el C en las baterías, utilizando la inyección sumergida de O<2>. La tasa de inyección se eligió para garantizar condiciones fuertemente reductoras, es decir, un pO<2>de 10'9. Se añadió gas natural para compensar las pérdidas de calor en el horno. Después de 1 h de calentamiento, la aleación y la escoria producidas se separaron mediante sangría. La Tabla 5 muestra los análisis de las fases de entrada y salida del proceso. 500 kg of spent lithium-ion rechargeable batteries were fed into a 1 m diameter furnace, freshly lined with 200 mm chromium-magnesia refractory bricks. 50 kg of limestone and 50 kg of sand were added along with the lithium-ion batteries. A bath temperature of 1450–1500 °C was maintained, which is adequate to keep both the slag and the alloy sufficiently fluid for easy tapping and handling. Heat was supplied by oxidation of Al and C in the batteries, using submerged O<2> injection. The injection rate was chosen to ensure strongly reducing conditions, i.e., a pO<2> of 10.9. Natural gas was added to compensate for heat losses in the furnace. After 1 h of heating, the alloy and slag produced were separated by tapping. Table 5 shows the analyses of the input and output phases of the process.

Tabla 5: Fases de entrada y salida del proceso Table 5: Input and output phases of the process

La concentración de MgO en la escoria obtenida fue del 2,8 %, equivalente a una pérdida de 7,4 kg de MgO de los ladrillos refractarios. La relación (CaO 2 U2O 0,4 MnO) / SO 2 fue de 2,8. The MgO concentration in the slag obtained was 2.8%, equivalent to a loss of 7.4 kg of MgO from the refractory bricks. The ratio (CaO 2 U 2 O 0.4 MnO) / SO 2 was 2.8.

Explicación de los ejemplos 3, 4, 5 Explanation of examples 3, 4, 5

En el Ejemplo 3 y el Ejemplo comparativo 4, se alimentaron al horno la misma cantidad y composición de baterías, pero con diferentes relaciones de caliza y arena. La escoria 3 resultante contenía una concentración superior de CaO y una concentración inferior de SiO2 que la escoria 4. In Example 3 and Comparative Example 4, the same quantity and composition of batteries were fed to the furnace, but with different limestone-to-sand ratios. The resulting slag 3 contained a higher concentration of CaO and a lower concentration of SiO2 than slag 4.

La relación (CaO 2 Li2O 0,4 MnO) / SiO2 fue de 4,3 en la escoria 3 y de 1,7 en la escoria 4, respectivamente. Solo se disolvieron 2,3 kg de MgO en la escoria 3, mientras que se disolvió una cantidad significativamente superior de 19,8 kg de MgO en la escoria 4. The ratio (CaO 2 Li2O 0.4 MnO) / SiO2 was 4.3 in slag 3 and 1.7 in slag 4, respectively. Only 2.3 kg of MgO dissolved in slag 3, while a significantly higher amount of 19.8 kg of MgO dissolved in slag 4.

En el Ejemplo 5, se alimentaron baterías con una concentración superior de Mn y Li al horno, manteniendo la misma relación de caliza y arena que en el Ejemplo comparativo 4. La escoria 5 resultante contenía una concentración superior de MnO y Li2O que la escoria 4. In Example 5, batteries with a higher concentration of Mn and Li were fed to the furnace, maintaining the same limestone and sand ratio as in Comparative Example 4. The resulting slag 5 contained a higher concentration of MnO and Li2O than slag 4.

La relación (CaO 2 Li2O 0,4 MnO) / SiO2 fue de 2,8, mientras que en la escoria 5 se disolvieron 7,4 kg de MgO. Este ejemplo demuestra, por lo tanto, el efecto beneficioso del MnO y el Li2O combinados, mientras que todas las demás condiciones de reacción se mantienen iguales. The ratio (CaO 2 Li2O 0.4 MnO) / SiO2 was 2.8, while 7.4 kg of MgO was dissolved in slag 5. This example therefore demonstrates the beneficial effect of the combined MnO and Li2O, while all other reaction conditions remain the same.

Las escorias que contienen concentraciones inferiores de SiO2 y concentraciones combinadas superiores de Li2O, CaO y MnO son más adecuadas para suprimir la disolución del MgO, como se demuestra en los Ejemplos 3 y 5. Slags containing lower concentrations of SiO2 and higher combined concentrations of Li2O, CaO and MnO are better suited to suppress MgO dissolution, as demonstrated in Examples 3 and 5.

Ejemplo 6 Example 6

Se alimentaron 500 kg de baterías recargables de iones de litio agotadas a un horno con un diámetro de 1 m, recién revestido con ladrillos refractarios de cromo-magnesia de 200 mm. Se añadieron 189 kg de escoria producida en el Ejemplo 3 junto con las baterías de iones de litio. Se mantuvo una temperatura del baño de 1450-1500 °C, que es adecuada para mantener tanto la escoria como la aleación suficientemente fluidas para un fácil sangrado y manipulación. El calor se suministró mediante la oxidación del Al y el C en las baterías, utilizando la inyección sumergida de O2. La tasa de inyección se eligió para garantizar condiciones fuertemente reductoras, es decir, un pO2 de 10<' 9>. Se añadió gas natural para compensar las pérdidas de calor en el horno. Después de 1 h de calentamiento, la aleación y la escoria producidas se separaron mediante sangría. La Tabla 6 muestra los análisis de las fases de entrada y salida del proceso. 500 kg of spent lithium-ion rechargeable batteries were fed into a 1 m diameter furnace, freshly lined with 200 mm chromium-magnesia refractory bricks. 189 kg of slag produced in Example 3 was added along with the lithium-ion batteries. A bath temperature of 1450–1500 °C was maintained, which is adequate to keep both the slag and the alloy sufficiently fluid for easy tapping and handling. Heat was supplied by oxidation of Al and C in the batteries, using submerged O2 injection. The injection rate was chosen to ensure strongly reducing conditions, i.e., a pO2 of 10. Natural gas was added to compensate for heat losses in the furnace. After 1 h of heating, the alloy and slag produced were separated by tapping. Table 6 shows the analyses of the input and output phases of the process.

Tabla 6: Fases de entrada y salida del proceso Table 6: Input and output phases of the process

Durante el procesamiento de las baterías, no se observó ninguna degradación visible de los ladrillos refractarios con contenido de magnesia. La concentración de MgO en la escoria producida fue solo del 1,2 %, equivalente a una pérdida de 1,4 kg de MgO de los ladrillos refractarios, lo que representa una degradación aún menor que en el Ejemplo 3. La relación (CaO 2 Li<2>O 0,4 MnO) / SiO<2>fue de 6,8. Por lo tanto, esta escoria suprimió de forma eficiente el desgaste de la pared del horno fabricada con ladrillos refractarios con contenido de magnesia. During battery processing, no visible degradation of the magnesia-containing refractory bricks was observed. The MgO concentration in the slag produced was only 1.2%, equivalent to a loss of 1.4 kg of MgO from the refractory bricks, which represents even less degradation than in Example 3. The ratio (CaO 2 Li<2>O 0.4 MnO) / SiO<2> was 6.8. Therefore, this slag efficiently suppressed the wear of the furnace wall made with magnesia-containing refractory bricks.

Conclusión general General conclusion

Las escorias metalúrgicas según la presente invención son adecuadas para recuperar metales valiosos, tales como Ni y Co, de baterías de iones de litio o sus residuos, al tiempo que minimizan la degradación de los ladrillos refractarios del horno con contenido de magnesia. The metallurgical slags according to the present invention are suitable for recovering valuable metals, such as Ni and Co, from lithium-ion batteries or their residues, while minimizing the degradation of magnesia-containing furnace refractory bricks.

Claims (20)

REIVINDICACIONES 1. Proceso para recuperar Ni y Co de baterías de iones de litio o sus residuos, que comprende las etapas:1. Process for recovering Ni and Co from lithium-ion batteries or their waste, comprising the following steps: -proporcionar un horno revestido con ladrillos refractarios con contenido de magnesia; -proporcionar una carga que comprende formadores de escoria y baterías de iones de litio o sus residuos; y,-providing a furnace lined with magnesia-containing refractory bricks; -providing a charge comprising slag formers and lithium-ion batteries or their residues; and, -fundir la carga en condiciones de reducción, obteniendo de este modo una aleación que contiene la parte mayoritaria del Ni y el Co, y una escoria;-melt the charge under reducing conditions, thus obtaining an alloy containing the majority of Ni and Co, and a slag; caracterizado por quela escoria tiene una composición porcentual en peso según:characterized in that the slag has a percentage composition by weight according to: 10 % < MnO < 40 %;10% < MnO < 40%; (CaO 1,5*Li2O) / AbO3 > 0,3;(CaO 1.5*Li2O) / AbO3 > 0.3; CaO 0,8*MnO 0,8*LbO < 60 %;CaO 0.8*MnO 0.8*LbO < 60 %; (CaO 2*LbO 0,4*MnO) / SiO2 > 2,0;(CaO 2*LbO 0.4*MnO) / SiO2 > 2.0; Li2O > 1 %; y,Li2O > 1 %; and, AhO3 SiO<2>+ CaO Li<2>O MnO FeO MgO > 85 %.AhO3 SiO<2>+ CaO Li<2>O MnO FeO MgO > 85%. 2. Proceso según la reivindicación 1, en donde el contenido de MnO en la escoria es del 30 % o menos.2. Process according to claim 1, wherein the MnO content in the slag is 30% or less. 3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, en donde el contenido de CaO en la escoria es del 15 % o más, preferiblemente del 20 % o más, y en donde el contenido de CaO en la escoria es del 50 % o menos, preferiblemente del 30 % o menos.3. Process according to claim 1 or 2, wherein the CaO content in the slag is 15% or more, preferably 20% or more, and wherein the CaO content in the slag is 50% or less, preferably 30% or less. 4. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el contenido de AbO3 en la escoria es del 50 % o menos, preferiblemente del 40 % o menos.4. Process according to any one of claims 1 to 3, wherein the AbO3 content in the slag is 50% or less, preferably 40% or less. 5. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el contenido de Fe en la escoria es del 25 % o menos, preferiblemente del 10 % o menos.5. Process according to any one of claims 1 to 4, wherein the Fe content in the slag is 25% or less, preferably 10% or less. 6. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la suma de A bO3, SiO2, CaO, LbO, MnO, FeO y MgO es del 90 % o más, preferiblemente del 95 % o más.6. Process according to any one of claims 1 to 5, wherein the sum of A bO3, SiO2, CaO, LbO, MnO, FeO and MgO is 90% or more, preferably 95% or more. 7. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde (CaO 2*LbO 0,4*MnO)/(SiO2 0,2*AbO3) es > 1,5.7. Process according to any one of claims 1 to 6, wherein (CaO 2*LbO 0.4*MnO)/(SiO2 0.2*AbO3) is > 1.5. 8. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la etapa de fusión de la carga se realiza a una temperatura de al menos 1400 °C y como máximo 300 °C por encima del punto de liquidus en la escoria, preferiblemente como máximo 100 °C por encima del punto de liquidus de la escoria, evitando de este modo el sobrecalentamiento.8. Process according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of melting the charge is carried out at a temperature of at least 1400 °C and at most 300 °C above the liquidus point in the slag, preferably at most 100 °C above the liquidus point of the slag, thereby avoiding overheating. 9. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, comprendiendo la etapa de fusión las etapas siguientes:9. Process according to any one of claims 1 to 8, the melting step comprising the following steps: -muestrear la escoria;-sampling the slag; -enfriar la muestra de escoria y evaluar su color; y,-cool the slag sample and evaluate its color; and, -en caso de que la muestra de escoria sea verde, terminar la etapa de fusión; o bien, -en caso de que la muestra de escoria no sea verde, continuar con la etapa de fusión después de ajustar el nivel de pO<2>para alcanzar condiciones de mayor reducción.-If the slag sample is green, terminate the fusion stage; or -If the slag sample is not green, continue the fusion stage after adjusting the pO<2> level to achieve higher reduction conditions. 10. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el nivel de pO2 se ajusta a 10'7 > pO<2>> 10-12, preferiblemente a pO<2>< 10'8, más preferido a pO<2>< 10'85 y más preferido a pO<2>< 10'9.10. Process according to any one of claims 1 to 9, wherein the level of pO2 is adjusted to 10'7 > pO<2>> 10-12, preferably to pO<2>< 10'8, more preferred to pO<2>< 10'85 and most preferred to pO<2>< 10'9. 11. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10, en donde el color de la escoria es verde según la norma STM D1535-14.11. Process according to any one of claims 9 or 10, wherein the color of the slag is green according to the STM D1535-14 standard. 12. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el horno es un horno eléctrico.12. Process according to any one of claims 1 to 11, wherein the oven is an electric oven. 13. Escoria metalúrgica que contiene Li que tiene una composición porcentual en peso según:13. Metallurgical slag containing Li having a percentage composition by weight according to: 10% <MnO < 40 %;10% <MnO < 40%; (CaO 1,5*LÍ<2>O) / AI2O3 > 0,3;(CaO 1.5*LÍ<2>O) / AI2O3 > 0.3; CaO 0,8*MnO 0,8*Li<2>O < 60 %;CaO 0.8*MnO 0.8*Li<2>O < 60%; (CaO 2*LÍ<2>O 0,4*MnO) / SÍO2 > 2,0;(CaO 2*LÍ<2>O 0.4*MnO) / YES2 > 2.0; LÍ2O > 1 %; y,LÍ2O > 1%; and, AI2O3 SÍO2 CaO LÍ2O MnO FeO MgO > 85 %.AI2O3 YESO2 CaO L2O MnO FeO MgO > 85%. 14. Escoria metalúrgica que contiene Li según la reivindicación 13, en donde dicha escoria tiene un color verde según la norma ASt M D1535-14.14. Li-containing metallurgical slag according to claim 13, wherein said slag has a green color according to ASt M D1535-14. 15. Escoria metalúrgica que contiene Li según las reivindicaciones 13 o 14, en donde el contenido de MnO en la escoria es del 30 % o menos.15. Li-containing metallurgical slag according to claim 13 or 14, wherein the MnO content in the slag is 30% or less. 16. Escoria metalúrgica que contiene Li según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde el contenido de CaO en la escoria es del 15 % o más, preferiblemente del 20 % o más, y en donde el contenido de CaO en la escoria es del 50 % o menos, preferiblemente del 30 % o menos.16. Li-containing metallurgical slag according to any one of claims 13 to 15, wherein the CaO content in the slag is 15% or more, preferably 20% or more, and wherein the CaO content in the slag is 50% or less, preferably 30% or less. 17. Escoria metalúrgica que contiene Li según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en donde el contenido de AbO3 en la escoria es del 50 % o menos, preferiblemente del 40 % o menos.17. Li-containing metallurgical slag according to any one of claims 13 to 16, wherein the AbO3 content in the slag is 50% or less, preferably 40% or less. 18. Escoria metalúrgica que contiene Li según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en donde el contenido de Fe en la escoria es del 25 % o menos, preferiblemente del 10 % o menos.18. Li-containing metallurgical slag according to any one of claims 13 to 17, wherein the Fe content in the slag is 25% or less, preferably 10% or less. 19. Uso de la escoria metalúrgica que contiene Li según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18 como formador de escoria en un proceso de reciclado pirometalúrgico.19. Use of the metallurgical slag containing Li according to any one of claims 13 to 18 as a slag former in a pyrometallurgical recycling process. 20. Uso de la escoria metalúrgica que contiene Li según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18 como formador de escoria en el proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, sustituyendo de este modo parcial o totalmente a los formadores de escoria en la etapa de proporcionar una carga que comprende formadores de escoria.20. Use of the Li-containing metallurgical slag according to any one of claims 13 to 18 as a slag former in the process according to any one of claims 1 to 12, thereby partially or completely replacing the slag formers in the step of providing a charge comprising slag formers.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4865745B2 (en) * 2008-02-13 2012-02-01 Jx日鉱日石金属株式会社 Method for recovering valuable metals from lithium batteries containing Co, Ni, Mn
JP5771031B2 (en) 2011-03-17 2015-08-26 株式会社シンコーフレックス Method for recovering manganese-based alloys from manganese oxide-based waste
CN103526035B (en) * 2013-10-31 2015-08-05 长沙矿冶研究院有限责任公司 The method of valuable metal is reclaimed from waste and old lithium ion battery and/or its material
CN104674013B (en) * 2015-03-11 2017-11-17 长沙矿冶研究院有限责任公司 A kind of recovery and treatment method of the old and useless battery containing Co and/or Ni
EP3269832B2 (en) * 2015-03-11 2022-10-19 Changsha Research Institute Of Mining And Metallurgy Co., Ltd. Method of recycling and processing waste battery
CN108474061A (en) 2016-01-12 2018-08-31 尤米科尔公司 Lithium-rich metallurgical slag
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