[发明专利]一种废旧锂电池正极材料用于火电厂CO2捕集的方法

说明书

技术领域

本发明属于废旧锂电池回收利用技术领域，具体涉及一种废旧锂电池正极材料用于火电厂CO₂捕集的方法。

背景技术

近年来随着人们环境保护意识的不断提高，及自然资源的不断消耗，环境友好的锂离子电池被开发出来并得到广泛使用。锂离子电池因其具有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、低污染、循环寿命长等优点，已成为移动电话、数码产品、便携式DVD等目标市场的绝对主力产品，而且也已成为电动汽车采用的最重要的动力蓄电池之一。巨大的电池生产消费带来了数目惊人的废电池。虽然相对于一次电池，锂离子电池对环境的影响相对较小，但是锂离子电池的正、负极材料、电解液等物质对环境和人类的健康还是有很大危害的。目前锂电池回收率还很低（不到2%），给环境造成巨大威胁和污染，同时对资源也是一种浪费。

目前，石油、煤炭、天然气等化石燃料仍然是发电厂等很多工业生产中的主要能源。在化石燃料燃烧过程中会有大量的CO₂气体释放出来，其中二氧化碳的排放50%来自于火电厂，2007年火电厂二氧化碳排放量超过27亿吨。大量二氧化碳的排放导致了人们十分关注的温室效应，CO₂对大气温升的贡献超过60%。过去十年，大气中CO₂浓度迅猛增长，因此CO₂减排已成为全人类面临的共同责任。

通常从火电厂高温炉中排出的烟气温度比较高，因此利用在高温下能高效、迅速吸收CO₂的材料来减少CO₂的排放，已经成为解决该问题的一个重要途径。本研究发现：锂盐，包括铁酸锂（LiFeO₂）、镍酸锂（LiNiO₂）、钛酸锂（Li₂TiO₃）、锆酸锂（Li₂ZrO₃）、偏硅酸锂（Li₂SiO₃）、硅酸锂（Li₄SiO₄）等在高温下具有良好的CO₂吸附-脱附性能。此外，研究发现，当向锆酸锂、硅酸锂等材料中掺入少量Na、K、Al、Fe等元素后，其二氧化碳吸附性能会显著提高。本申请对废旧锂电池实施回收处理，提取其中的含锂正极材料，再通过纯化等工艺得到CO₂捕获剂，可以实现以废治废。

发明内容

本发明目的在于提供一种废旧锂电池正极材料用于火电厂CO₂捕集的方法，该方法通过对废旧锂电池正极材料的回收处理，可以实现以废治废。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种废旧锂电池正极材料用于火电厂CO₂捕集的方法，其包括以下步骤：

①将回收得到的锂电池正极材料作为二氧化碳吸附剂制成板式、蜂窝式或波纹板式吸收床，置于二氧化碳吸收塔中；

②将二氧化碳吸收塔置于锅炉内烟气温度在500～750℃的位置，烟气流过吸收床与吸附剂直接接触进行二氧化碳捕集，当吸附达到饱和状态后，将吸收床转入二氧化碳再生塔中进行解吸。

具体的，可以把二氧化碳再生塔置于锅炉内烟气温度在760～950℃的位置，利用烟气加热已饱和吸附二氧化碳的吸附床，将吸附剂上的二氧化碳解吸；然后将解吸过的吸收床温度降至500～750℃，再次置于二氧化碳吸收塔中进行新一轮的二氧化碳捕集和解吸，如此实现循环吸附、解吸。

所述废旧锂电池正极材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、三元系材料、磷酸亚铁锂或其混合物；所述三元系材料是指含镍、钴、锰三种金属元素的正极材料。

所述吸收床可以以两层或者两层以上的形式布置，吸收床为移动式吸收床，每层吸收床由4～10个吸附剂单元组成。吸附剂的单元尺寸以长宽高均在60～100mm为宜，单层吸收床布置的吸附剂单元数量为4～10个。吸附剂节距为3.8～9.0 mm，吸附剂比表面积在406～553 m²﹒m^-3。吸收塔常用规格：长×宽×高分别为400 × 400 × 400 mm。在步骤②中，烟气从二氧化碳吸收塔的底部或者顶部，又或者从水平方向进入吸收塔，当某一层吸收床达到饱和后，以一定速度向上或向下移动进入再生塔。在具体操作中，完全解吸二氧化碳后的吸收床以一定速度向上或向下移动进入吸收塔。本申请方法中所用到的二氧化碳吸收塔和二氧化碳再生塔均为本领域的常规装置，故此不再赘述。