[发明专利]一种从废弃锂离子电池电极材料中分离钴酸锂和石墨的方法

说明书

本发明公开了一种从废弃锂离子电池电极材料中分离钴酸锂和石墨的方法，包括以下步骤：(1)将废弃锂离子电池混合正负极材料通过筛分，得到筛下物料；(2)筛下物料通过过滤烘干后，进入磨矿设备，得到磨矿产品；(3)磨矿产品进入浮选机进行反浮选分离富集，即一段浮选，沉物为钴酸锂精矿，浮物过滤烘干后进入破碎设备处理，然后进行二段浮选，二段浮选的浮物为石墨尾矿，沉物为钴酸锂中矿，钴酸锂中矿返回步骤(2)的磨矿设备重新进行磨矿浮选。本方法可以获得品位分别为92.56％和83.67％的钴酸锂和石墨产品，并具有处理量大，设备技术成熟，成本投资低，不产生有毒气体及废水的优点，是工业化运用的良好选择。

技术领域

本发明属于废弃锂离子电池资源化利用领域，具体涉及一种从废弃锂离子电池电极材料中分离钴酸锂和石墨的方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高，无记忆效应，自放电率低，体积小和质量轻等优点，已取代镍氢电池、镍铬电池，成为移动电子设备上运用最广的供能电源。据估计，2015年全球锂离子电池市场价值达到了314亿美元，而到2020年将达到537亿美元。2010-2016年，我国的锂离子电池年产量也逐年增长，从26.87亿只增长至78.42亿只。由于循环寿命的限制，废弃锂离子电池的数量急剧上升，每年将有数十亿只电池报废。废弃锂离子电池中含有大量的有毒有害废料，如果随意丢弃将污染土壤、地下水资源，危害动植物的生存，威胁人类的健康。但值得注意的是，废弃的锂离子电池中金属含量远高于天然矿石，甚至是分选后的精矿，是重要的二次金属资源。如果能够回收废弃锂离子电池中的钴和镍并重新制造电极材料，等同节约了以下能源：45.3％的化石燃料资源，51.3％的自然矿石资源和57.2％的核能需求。因此，将废弃锂电池加以回收利用对于环境保护和资源再利用均具有重要意义。

研究表明，每吨废弃锂离子电池的固有价值约为7708美元，其中各个组分的价值具体为：正极材料($6101)，铜($654)，铝($103)，石墨($170)和其他($680)。这表明正负极活性材料的价值占电池总价值的81.36％。此外，近年来金属钴的价格持续上涨，分离回收正负极活性材料可以带来较大的经济效益。

目前已公布的废弃锂离子电池资源化方法主要分为三类，分别为火法冶金技术，湿法冶金技术和机械物理法。代表性发明专利如下：

1.发明名称为“废弃锂离子电池资源化回收技术”，申请号为201110438160.0的发明专利提供了一种火法冶金技术。该技术首先采用800℃的高温将电池粉末中的有机物燃烧去除，再加入硫酸铵以400℃进行焙烧，使金属元素以硫酸物的形态析出，然后通过酸溶、萃取、碱沉和灼烧的方法回收不同的金属元素。

2.发明名称为“从废弃锂离子电池中回收氯化钴的工艺”，申请号为201510007775.6的发明专利提供了一种湿法冶金工艺。该工艺将拆解机分离出的正极片作为原料，通过热解、球磨和加入氢氧化钠得到碱性沉淀物，然后加入适量盐酸发生溶解反应，取上清液进行浸出反应，浸出液除铁后得到含钴溶液，通过萃取除杂得到纯钴溶液，最后通过纯水结晶洗涤得到氯化钴。

3.发明名称为“一种从废弃锂离子动力电池回收有价金属的方法”，申请号为201610153916.X的发明专利提供了一种机械物理法。该方法先将物料通过放电和焙烧预处理，采用低智能破碎机和冲击式破碎机二级破碎，再进球磨机擦洗，然后用振动筛进行筛分分级，不同产品采用磁选、摇床、再磨等选矿方法进行分离，得到铁、铜、铝和含碳的钴酸锂粉等四种产品。