[发明专利]一种采用高铁炉渣原位吸附废弃锂电池中氟化物的方法

说明书

本发明公开了一种采用高铁炉渣原位吸附废弃锂电池中氟化物的方法，该方法可通过采用高铁炉渣作为原位吸附剂实现废弃锂电池正极极片内有机粘结剂聚偏氟乙烯高温热分解过程中释放的氟化物的吸附。与现有技术相比，利用高铁炉渣原位吸附废弃锂电池中氟化物的方法不仅可以将工业固体废弃物转化为可原位吸附氟化物的功能材料，解决工业固体废弃物堆放的难题，还可以实现工业固体废弃物的减量化、资源化和无害化，高铁炉渣对聚偏氟乙烯中氟的原位吸附率高达99.0wt％以上。

技术领域

本发明属于工业固体废弃物处理与资源化技术领域，更具体地，涉及一种采用高铁炉渣原位吸附废弃锂电池中氟化物的方法，该方法可通过采用高铁炉渣作为原位吸附剂实现废弃锂电池正极极片内有机粘结剂聚偏氟乙烯高温热分解过程中释放的氟化物的吸附。

背景技术

新能源电动汽车产业的繁荣发展促使锂离子电池生产成本不断降低，生产量不断攀升。平均寿命仅为2-3年的锂离子电池目前全球年产生量已达到10亿只以上，这成为生态环境保护和人类社会可持续发展不可回避的难题。废旧锂离子电池中的铜，铝，钴，镍，锰和锂等多元有价金属是废旧锂离子电池回收的主要经济驱动力。尽管如此，废锂离子电池内经济价值相对较低、毒性大、腐蚀性强的有机电解质和粘结剂却具备更高的环境危害性。令人遗憾的是，在废弃锂离子电池回收过程中，相比有价金属，这些含氟有机物由于经济价值低，含量少，往往没有被给予充分重视。

锂电池中聚偏氟乙烯被广泛用于正极材料和铝箔的粘结剂，但是由于其具备超强的热稳定性和化学稳定性，而引起废弃锂电池回收过程中铝箔和正极材料的分离难题。目前，通常采用高温热处理法，通常在500～600度以上，分解废弃锂离子电池正极极片内的有机粘结剂聚偏氟乙烯，虽然该方法工艺简单，操作方便，处理规模大等应用优势。但是在聚偏氟乙烯的分解过程中会释放氟化氢气体，带来大气污染和设备腐蚀等显而易见的环境问题。虽然人们采用碱液吸收的方法处理尾气污染，但是由于氟化物的强腐蚀作用，高温处理设备的运行寿命往往较短，增加了回收和运营成本。因此，研发低成本、低能耗、高效率和环境友好的新的分离正极材料和铝箔的工艺，特别是聚偏氟乙烯的热解处理，对于废旧锂电池的资源再生和绿色环境保护具有显著的实践意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明通过采用高铁炉渣作为原位吸附剂实现了废弃锂电池正极极片内有机粘结剂聚偏氟乙烯高温热分解过程中释放的氟化物的吸附，与现有技术相比能够有效解决火法回收过程中废弃锂电池正极极片内聚偏氟乙烯热分解释放的氟化物引发的大气污染问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个目的在于提供一种采用高铁炉渣原位吸附废弃锂电池中氟化物的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将废弃锂电池在氯化钠溶液中放电预处理，然后分离得到正极极片、负极极片、隔膜和金属外壳，将正极极片烘干备用；

2)将破碎和筛分后120～160目左右的高铁炉渣与废弃锂电池的正极极片混合，在管式炉进行加热反应，以分解正极极片中的有机粘结剂；

3)待热解反应结束冷却至室温后，取出正极极片，用去离子水冲洗残留物，分离正极极片的铝箔和正极材料粉末。吸附氟化物后的高炉铁渣可以循环利用3-5次，最终改用为建筑材料使用。

优选地，步骤(1)中的所述氯化钠溶液为饱和溶液。

优选地，步骤(2)中的反应温度为300～400度。

优选地，步骤(2)中所述高铁炉渣和正极极片的混合方式为：高铁炉渣在正极极片上下两面均匀覆盖。

优选地，步骤(2)中所述正极极片和高铁炉渣的质量比率为1:1～1:4，反应加热时间为10～30min。

有益效果