本发明涉及废旧电池综合利用领域,特别涉及一种废旧锰酸锂材料回收处理的方法。
背景技术:
锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一,相比钴酸锂等传统正极材料,锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点,是理想的动力电池正极材料,随着新能源汽车行业的迅猛发展,锰酸锂电池的产销量也得到大幅度提升,当然与之而来的则是废旧电池的处理问题。
目前关于废旧锰酸锂电池材料回收的方法有很多,但是都有较大的缺陷。
如专利cn101831548a,一种自废旧锰酸锂电池回收有价金属的方法中,处理锰酸锂材料的方法是:利用酸性溶液与电池电芯中的锰酸锂进行反应,然后用碱沉淀回收锰,然后用碳酸钠沉淀锂。这种方法缺陷有:先用酸溶解,除杂后,用碱沉淀,成本过高,锰作为一种资源丰富且廉价的金属,采用这种方法来回收的经济可行性不高。
另外的一些方法,如专利cn106505224a,一种锰酸锂正极材料回收制备石墨烯锰酸锂复合材料的方法中提到的:分离锰酸锂活性物质与集流体铝箔;将锰酸锂与抗坏血酸混合均匀,调节温度,得到干凝胶,将干凝胶烧结制得锰酸锂前驱体;废旧电池中有电解液,添加剂等,这种方法无法将这些物质去除,得到的锰酸锂前驱体其质量也很难达到电池级要求。
综上所述,由于收到锰的价值影响,目前锰酸锂电池在回收利用方面,经济性等指标上还存在有较高的难度。
技术实现要素:
本发明的目的在于针对上述现有技术不足,提供一种废旧锰酸锂材料回收处理的方法。
本发明所采取的技术方案是:一种废旧锰酸锂材料回收处理的方法,其将废旧锰酸锂材料进行还原处理,分解得猛产品和锂化合物。
具体地,该方法包括如下工艺步骤:
1)还原处理:将废旧锰酸锂材料进行还原处理,分解得猛产品和锂化合物;
2)溶解分离:将经还原处理后的废旧锰酸锂材料加水,反应完全后进行过滤,再固液分离得氢氧化锂水溶液和粗制锰产品;
3)蒸发结晶:将步骤2)所得氢氧化锂水溶液进行蒸发结晶,得氢氧化锂产品;
4)浮选烘干:将步骤2)所得粗制锰产品进行浮选、烘干,得锰产品。
作为上述方案的进一步改进,所述还原处理控制温度在300~1000℃范围内。
作为上述方案的进一步改进,所述还原处理在氢气、一氧化碳、甲烷、硫化氢和二氧化硫中的至少一种气氛下进行。
作为上述方案的进一步改进,所述还原处理采用碳粉或锰粉与废旧锰酸锂材料混合。
作为上述方案的进一步改进,所述废旧锰酸锂材料选自锰酸锂电池生产过程中产生的废弃的锰酸锂正极材料和锰酸锂电池拆解取得的废旧锰酸锂正极材料。
作为上述方案的进一步改进,步骤3)中所述的锰产品选自金属锰、一氧化锰和四氧化三锰中的至少一种。
本发明的有益效果是:本发明以废旧锰酸锂材料为原料,利用锰酸锂中锰的高价态而存在的氧化性,通过还原处理将锰酸锂中的高价锰元素还原成低价态,从而打破锰酸锂的分子结构,使锰酸锂分解成为锂产品和锰化合物。再利用锂化合物的性质,使其与水反应生产氢氧化锂溶于溶液中,进而简单有效地实现锂和锰分离。本发明工艺流程短、生产成本低、能耗低、经济效益明显,有利于促进废旧锰酸锂电池的回收发展。
附图说明
附图1是本发明中废旧锰酸锂材料回收处理的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述,以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是,实施例只是用于对本发明做进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,所属领域技术熟练人员,根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整,应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的,均为市售产品;未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种废旧锰酸锂材料回收处理的方法,其工艺流程如附图1所述,具体工艺步骤如下:
1)还原处理:取1kg锰酸锂电池生产过程中产生的废弃的锰酸锂正极材料作为废旧锰酸锂材料,其中锰酸锂含量为98%,将废旧锰酸锂材料置于气氛炉中,升温至300℃后,通入氢气进行还原反应;
2)溶解分离:将经还原处理后的废旧锰酸锂材料加入2l水中搅拌反应,使锂化合物与水反应生成氢氧化锂溶于水中,待反应完全后进行过滤,得到2l氢氧化锂水溶液和1.1kg粗制一氧化锰产品,对滤液中氢氧化锂浓度进行检测为63.5g/l,滤渣中一氧化锰含量为69.84%;
3)蒸发结晶:将步骤2)所得氢氧化锂水溶液进行蒸发结晶,得127g氢氧化锂,检测氢氧化锂的主含量为99.5%;
4)浮选烘干:将步骤2)所得粗制一氧化锰产品进行浮选后烘干,得768.3g一氧化锰产品,检测得一氧化锰产品的主含量为99%。
实施例2
一种废旧锰酸锂材料回收处理的方法,其工艺流程如附图1所述,具体工艺步骤如下:
1)还原处理:取1kg锰酸锂电池拆解取得的废旧锰酸锂正极材料作为废旧锰酸锂材料,其中锰酸锂含量为92%,将废旧锰酸锂材料与锰粉均匀混合,将混合后的物料装入高温炉中,升温至1000℃充分进行还原反应;
2)溶解分离:将经还原处理后的废旧锰酸锂材料加入2l水中搅拌反应,使锂化合物与水反应生成氢氧化锂溶于水中,待反应完全后进行过滤,得到2l氢氧化锂水溶液和1.6kg粗制四氧化三锰产品,对滤液中氢氧化锂浓度进行检测为59.6g/l,滤渣中四氧化三锰含量为72.3%;
3)蒸发结晶:将步骤2)所得氢氧化锂水溶液进行蒸发结晶,得119g氢氧化锂,检测氢氧化锂的主含量为99%;
4)浮选烘干:将步骤2)所得粗制一氧化锰产品进行浮选后烘干,得1177g一氧化锰产品,检测得一氧化锰产品的主含量为95%。
上述实施例为本发明的优选实施例,凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化,均应属于本发明的保护范畴。