[发明专利]一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法，包括：将废旧锂离子电池正极材料与含碳固体还原剂混合，或将废旧锂离子电池正负极混合料，在450～900℃的温度下进行还原焙烧处理，焙烧产物破碎磨细；将磨细的焙烧产物与水混合成料浆，并且在室温下通过注入酸控制该料浆pH值在6～8之间，实现中性浸出，从而得到富锂浸出液和中性浸出渣；对中性浸出渣进行弱磁选分离，从而得到非磁性产物和含有镍、钴、铁中至少一种的磁性产物。本发明不仅能分步回收废旧锂离子电池材料中的锂、钴、镍、铁、锰等有价金属，而且工艺简单、环境友好、成本低廉。

技术领域

本发明涉及废旧锂离子电池回收处理领域，尤其涉及一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法。

背景技术

锂离子电池因工作电压和比能量高、放电电压平稳、质量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛地应用在便携式设备、电动汽车、储备电源、卫星等领域。随着锂离子电池产量的增加，其废弃量也在逐年增加。目前废旧锂离子电池材料回收体系尚未成规模，回收率低，成本高，绝大多数废旧锂离子电池未得到有效处理，不仅污染环境，而且浪费大量有用资源。

针对废旧锂离子电池的处理和回收，国内外研究人员进行了大量研究，其中湿法冶金、火法冶金、湿法火法相结合的工艺具有显著特点。废旧锂离子电池正极材料处理方法中，基于湿法冶金的回收工艺相对成熟，行业内应用比较广泛。锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴二元、镍锰二元、钴锰二元、镍钴锰三元、镍钴铝三元材料等。为了回收锂和镍钴锰等有价金属，应用最广泛的是将正极材料与无机酸反应并配以还原剂浸出有价金属。此类工艺均是将锂、钴、镍等有价金属全部浸出，之后再依次分离，这就必然产生复杂的分离工序和锂难回收问题。

中国专利CN103035977A公开了一种从废旧锂离子电池中回收有价金属的方法，主要是采用盐水放电→人工拆解→碱浸分离(或低温焙烧)→还原酸浸(硫酸+双氧水)→化学沉淀，提取正极材料中的有价金属。该方法需要消耗大量无机酸，后续处理过程又需要加入大量的碱中和，后续多金属分离提取过程复杂，萃取镍钴后液中锂离子浓度低，难于回收，原料消耗量大，成本高，并且容易造成环境污染。

中国专利CN106129511A公开了一种从废旧锂离子电池材料中综合回收有价金属的方法，主要是将废旧锂离子电池正极材料与还原剂混合，在500～750℃的温度下进行还原焙烧处理，焙烧产物首先采用CO₂碳化水浸，得到碳酸氢锂水溶液，用于制取Li₂CO₃产品；水浸渣进一步浸出其中的钴、镍、锰等有价元素，经萃取、净化后制取相应的化合物产品。该方法实现了优先提取锂金属，但后续镍钴锰铝等多金属渣仍然通过共同浸出后再分离，耗酸大，能耗高，成本高，不利于环保。

发明内容

为了解决现有废旧锂离子电池回收方法中各种金属分离提取工艺流程长且复杂、酸碱消耗量大、成本高、容易造成环境污染、锂难回收且回收率低等技术问题，本发明提供了一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法，不仅能分步回收废旧锂离子电池材料中的锂、钴、镍、铁、锰等有价金属，而且工艺简单、环境友好、成本低廉，具有良好的经济效益和环境效益，有较大的工业应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种从废旧锂离子电池材料中分步回收有价金属的方法，包括以下步骤：

步骤1、还原焙烧：将废旧锂离子电池正极材料与含碳固体还原剂混合，或将废旧锂离子电池正负极混合料，在450～900℃的温度下进行还原焙烧处理，焙烧产物破碎磨细，从而得到磨细的焙烧产物；

步骤2、中性浸出提取锂：将所述磨细的焙烧产物与水混合成料浆，并且在室温下通过注入酸控制该料浆pH值在6～8之间，实现中性浸出，从而得到富锂浸出液和中性浸出渣；所述富锂浸出液用于制取Li₂CO₃产品；