一种从废旧钴酸锂电池中回收钴锂的方法与流程

本发明涉及报废锂电池回收处理技术领域，具体涉及一种从废旧钴酸锂电池中回收钴锂的方法。

背景技术：

钴酸锂电池作为最早一批商业化的锂离子电池，由于其结构稳定、综合性能突出，在手机、笔记本电脑等电子产品中具有广泛的应用。随着电子产品更新换代的速度越来越快，退役的钴酸锂电池也急剧增加。此类电池的正极材料中含有大量的钴和锂元素，这些都是我国的稀缺资源，尤其是钴，作为一种战略金属，80％需要进口，如不加以回收利用，将是资源的极大浪费；另一方面，锂离子电池中的电解液遇水会产生氢氟酸等腐蚀性物质，如处理不当，将会对生态环境和人体健康造成严重威胁。

废旧锂电池的回收处理通常分为湿法和干法两种。湿法回收是以各种酸碱性溶液为转移媒介，将金属离子从电极材料中转移到浸出液中，再通过萃取、沉淀等手段，将金属离子以盐、氧化物等形式从溶液中提取出来。但由于湿法回收消耗的酸碱较多，且回收过程中会产生大量的高盐废水，导致处理费用高昂。干法回收一般通过机械方法和高温焙烧等方式使废旧电池中的有价成分富集，达到回收的目的。

目前，对于钴酸锂电池的回收一般是采用干法和湿法相结合的方式进行。流程上主要通过预处理(通过破碎分选得到含钴酸锂的粉末)-浸出(酸溶)-萃取-结晶等步骤，得到硫酸钴或氯化钴晶体；再将萃完钴以后的含锂萃余液通过多效蒸发器或者mvr蒸发浓缩，最后用碳酸钠沉淀，得到碳酸锂。这种方式流程较长，需要消耗大量硫酸、液碱、萃取剂等辅料；此外锂的回收率较低，不到80％。

为了解决上述问题，特此提出本发明。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种从废旧钴酸锂电池中回收钴锂的方法，在空气中采用碳热还原回收钴酸锂电池中钴锂的方法，具有操作简便、成本低廉的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种从废旧钴酸锂电池中回收钴锂的方法，包括如下步骤：

(1)预处理：对废旧钴酸锂电池进行预处理，分离出正负极活性物质，得到黑色粉末1，黑色粉末1包括正极材料钴酸锂和负极材料石墨；

(2)焙烧：将黑色粉末1置于密闭的高温炉中进行高温处理，处理温度800-900℃，时间10-30min，石墨将钴酸锂还原，得到黑色粉末2；

(3)水浸、过滤：用水将黑色粉末2进行浸出反应，固液比1:20-1:100，搅拌2-4h，碳酸锂溶解进入液相中，钴金属留在固相中；然后固液分离，得到浸出液和滤渣；

(4)蒸发：将浸出液蒸发，得到白色粉末，即为碳酸锂；

(5)磁选：将滤渣烘干，采用磁选方法将其中的金属钴分离出来。

进一步的，所述预处理方法如下：首先采用10％硫酸钠水溶液对废旧电池进行放电，使电压降至1v以下；放电后的电池进入破碎机破碎，将碎片在400-450℃条件下焙烧1-1.2h，使粘结剂和电解液炭化分解，便于正负极材料从铝箔或铜箔上脱落下来；最后采用振动筛将正负极混合粉料筛分出来，得到黑色粉末1。

优选的，步骤(2)焙烧处理中采用坩埚进行高温焙烧。

进一步的，步骤(2)焙烧处理的具体步骤为将黑色粉末1置于坩埚中，盖上盖子，在850℃条件下焙烧20min，得到黑色粉末2。

优选的，步骤(4)蒸发处理中，采用蒸发釜。

进一步的，步骤(4)蒸发处理的具体方法为采用蒸发釜在95-100℃条件下将浸出液蒸干，得到纯度为98％的白色碳酸锂粉末。

优选的，步骤(5)磁选处理中使用磁选机进行磁选。

进一步的，步骤(5)磁选处理步骤为采用干燥窑将滤渣烘干，然后采用磁选机对干燥产物进行磁选，磁场强度1000高斯，得到纯度为98.5％的钴金属粉末。

本发明的有益效果：

1.本发明所述方法工艺流程短，避免采用复杂的萃取工艺流程。

2.节省用料，基于电池中现有物质在高温中发生氧化还原反应，石墨还原钴酸锂，不使用硫酸浸出，不使用碳酸钠沉锂，不使用萃取剂萃取。

3.锂回收率高，锂在前端提取，避免在后端冗长的工艺流程中发生流失，回收率达到90％以上。

4.反应不需要抽真空或者惰性气体保护，操作简便。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明从废旧钴酸锂电池中回收钴锂的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种从废旧钴酸锂电池中回收钴锂的方法，包括如下步骤：

(1)预处理：对废旧钴酸锂电池进行预处理，分离出正负极混合粉末，所述混合粉末包括正负极活性物质，为黑色粉末1；

具体的，所述预处理方法如下：首先采用10％硫酸钠水溶液对废旧电池进行放电，使电压降至1v以下；放电后的电池进入破碎机破碎，将碎片在400℃条件下焙烧1h，使粘结剂和电解液炭化分解，便于正负极材料从铝箔或铜箔上脱落下来；最后采用振动筛将正负极混合粉料筛分出来，得到黑色粉末1。

(2)焙烧：将黑色粉末1置于密闭的高温炉中进行高温处理，处理温度800-900℃，时间10-30min，石墨将钴酸锂还原，得到焙烧产物黑色粉末2。

(3)水浸、过滤：用水将黑色粉末2进行浸出反应，固液比1:20-1:100，搅拌2-4h，碳酸锂溶解进入液相中，钴金属留在固相中；然后固液分离，得到浸出液和滤渣。

(4)蒸发：将浸出液蒸发，得到白色粉末，即为碳酸锂；

具体的，使用蒸发釜在95℃条件下将浸出液蒸干，得到纯度为98％的白色碳酸锂粉末。

(5)磁选：将滤渣烘干，采用磁选方法将其中的金属钴分离出来；

具体的，使用干燥窑将滤渣烘干，通过磁选机对干燥产物进行磁选，磁场强度1000高斯，得到纯度为98.5％的钴金属粉末。

实施例1：

第一步：首先对废旧的钴酸锂电池进行预处理，分离出正负极活性物质；预处理方法如下：首先采用10％硫酸钠水溶液对废旧电池进行放电，使电压降至1v以下；放电后的电池进入破碎机破碎，将碎片在400℃条件下焙烧1h，使粘结剂和电解液炭化分解，便于正负极材料从铝箔或铜箔上脱落下来；最后采用振动筛将正负极混合粉料筛分出来，得到黑色粉末1；黑色粉末1包括正极材料钴酸锂和负极材料石墨。

第二步：将黑色粉末1置于坩埚中，盖上盖子，在850℃条件下焙烧20min，得到黑色粉末2。

第三步：用纯水将黑色粉末2浸出，固液比1:50，搅拌3h，过滤，得到浸出液和滤渣。

第四步：采用蒸发釜在95℃条件下将浸出液蒸干，得到纯度为98％的白色碳酸锂粉末。

第五步：采用干燥窑将滤渣烘干，然后采用磁选机对干燥产物进行磁选，磁场强度1000高斯，得到纯度为98.5％的钴金属粉末。

实施例2：

第一步：首先对废旧的钴酸锂电池进行预处理，分离出正负极活性物质；预处理方法如下：首先采用10％硫酸钠水溶液对废旧电池进行放电，使电压降至1v以下；放电后的电池进入破碎机破碎，将碎片在400℃条件下焙烧1.2h，使粘结剂和电解液炭化分解，便于正负极材料从铝箔或铜箔上脱落下来；最后采用振动筛将正负极混合粉料筛分出来，得到黑色粉末1；黑色粉末1包括正极材料钴酸锂和负极材料石墨。

第二步：将黑色粉末1置于坩埚中，盖上盖子，在800℃条件下焙烧30min，得到黑色粉末2。

第三步：用纯水将黑色粉末2浸出，固液比1:20，搅拌2h，过滤，得到浸出液和滤渣。

第四步：采用蒸发釜在100℃条件下将浸出液蒸干，得到纯度为98％的白色碳酸锂粉末。

第五步：采用干燥窑将滤渣烘干，然后采用磁选机对干燥产物进行磁选，磁场强度1000高斯，得到纯度为98.3％的钴金属粉末。

实施例3：

第一步：首先对废旧的钴酸锂电池进行预处理，分离出正负极活性物质；预处理方法如下：首先采用10％硫酸钠水溶液对废旧电池进行放电，使电压降至1v以下；放电后的电池进入破碎机破碎，将碎片在450℃条件下焙烧1h，使粘结剂和电解液炭化分解，便于正负极材料从铝箔或铜箔上脱落下来；最后采用振动筛将正负极混合粉料筛分出来，得到黑色粉末1；黑色粉末1包括正极材料钴酸锂和负极材料石墨。

第二步：将黑色粉末1置于坩埚中，盖上盖子，在900℃条件下焙烧10min，得到黑色粉末2。

第三步：用纯水将黑色粉末2浸出，固液比1:100，搅拌4h，过滤，得到浸出液和滤渣。

第四步：采用蒸发釜在95℃条件下将浸出液蒸干，得到纯度为98％的白色碳酸锂粉末。

第五步：采用干燥窑将滤渣烘干，然后采用磁选机对干燥产物进行磁选，磁场强度1000高斯，得到纯度为98.7％的钴金属粉末。

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，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。