[发明专利]一种利用水蒸气高效还原回收废旧锂电池的处置方法

权利要求书

1.一种利用水蒸气高效还原回收废旧锂电池的处置方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

A、将废旧锂离子电池电极活性材料颗粒进行水蒸气还原焙烧，水蒸气还原焙烧过程中发生碳的气化反应和金属氧化还原反应，碳的气化反应消耗石墨碳，金属氧化还原反应使有色金属元素化学价降低，以便后续有色金属的分离；水蒸气还原焙烧过程中的气相产物直接由集气装置收集；

在水蒸气还原焙烧过程中，废旧锂离子电池正极活性材料受热不稳定，会发生如下分解反应：

2LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂→Li₂O+xNiO+yCoO+(1-x-y)MnO+O₂(g)；

所述碳的气化反应就是电池中的石墨碳与水蒸气发生气化反应，生成氢气、一氧化碳及二氧化碳，具体为：

C+H₂O(g)→H₂(g)+CO(g)；

C+CO₂(g)→2CO(g)；

CO(g)+H₂O(g)→H₂(g)+CO₂(g)；

所述金属氧化还原反应就是由于石墨碳、氢气、一氧化碳具有还原性，发生如下的固相反应及气固两相反应：

固相反应：

C+CoO→Co+CO₂(g)；

C+NiO→Ni+CO₂(g)；

气固两相反应：

CO(g)+CoO→Co+CO₂(g)；

H₂(g)+CoO→Co+H₂O(g)；

CO(g)+NiO→Ni+CO₂(g)；

H₂(g)+NiO→Ni+H₂O(g)；

同时还由于碱金属的活泼性，氧化锂与二氧化碳发生化合反应：

Li₂O+CO₂(g)→Li₂CO₃；

B、将焙烧过程中的固相产物进行湿法磁选，将钴、镍单质与碳酸锂及锰的氧化物分离开，从而回收钴、镍单质；

C、将碳酸锂及锰的氧化物进行过滤干燥，以蒸发水分获得纯净干燥的固体产物；滤渣干燥后回收锰的氧化物，滤液蒸干后回收固体碳酸锂。

2.根据权利要求1所述的一种利用水蒸气高效还原回收废旧锂电池的处置方法，其特征在于：该方法还包括：

步骤一、将废旧锂离子电池进行放电处理，以释放电池剩余电量；

步骤二、对放电后的废旧锂离子电池进行机械破碎，使电池各组分粉碎为不同粒径的颗粒，以便后续筛选分离；

步骤三、利用不同孔径筛网对电池颗粒进行筛分，以分开铜箔铝箔及电极活性材料，并筛选出电极活性材料。

3.根据权利要求1所述的一种利用水蒸气高效还原回收废旧锂电池的处置方法，其特征在于：该方法所述水蒸气焙烧气氛不仅包括纯水蒸气气氛，还包括水蒸气与惰性气体混合气氛、水蒸气与空气混合气氛、水蒸气与二氧化碳混合气氛。