[发明专利]一种从废旧锂离子电池中火法回收锂的方法

说明书

本发明公开了一种从废旧锂离子电池中火法回收锂的方法，其特征在于，包括：将预处理的废旧锂离子电池与添加剂混匀后通过进料装置喷入铜熔渣进行还原熔炼；还原熔炼过程电池中锂元素与添加剂相互作用，转化为易挥发的含锂化合物挥发进入气相，含锂烟气经冷凝后进行收集；铜渣和废旧锂离子电池中的铜、钴以及部分铁元素经还原熔炼后以金属相形式与渣相分离，获得铜钴铁合金；本发明通过加入添加剂使渣中锂元素在还原熔炼过程挥发进入气相，通过快速冷凝进行回收，在回收铜、钴、铁的同时实现了锂的高效富集回收，工艺简单，可操作性强，易于规模化生产应用。

技术领域

本发明属于资源综合利用领域，具体涉及从废旧锂离子电池中火法回收锂的方法。

背景技术

锂离子电池自上世纪90年代初商用化以来，其使用越来越广泛。从笔记本电脑、移动电话到电动汽车、储能设备，锂离子电池几乎无处不在。随之而来的是废旧锂离子电池数量正以惊人的速度增加。锂离子电池中往往含有大量钴、铜、锂等有价金属，高效回收这些废旧锂离子电池不仅可以解决电池丢弃引起的环境污染问题，同时还能够缓解锂、钴、铜资源供需矛盾，实现可持续发展。

火法还原熔炼可实现废旧锂离子电池中有价金属的高效回收，同时废旧锂离子电池中的负极碳以及金属铝的高温还原特性能够替代传统类还原剂，实现高温熔炼过程钴、铜、铁氧化物金属化还原，避免了还原剂资源的额外输入，这无疑降低了废旧锂离子电池中有价金属的回收成本，易于实现规模化处理。但在回收过程中锂元素通常被固化在渣中，需要采用酸浸等方式对渣中锂元素进行回收，存在二次环境污染风险。

申请号为201610479966.7采用煤粉作为还原剂对废旧锂电池物料进行焙烧，后将焙烧产物通过CO₂碳化水浸的方式制备碳酸氢锂水溶液，最终再将碳酸氢锂水溶液进一步处理制备成碳酸锂，该工艺流程复杂，并不利于规模化生产。申请号为201910716016.5的专利公开了一种闪速还原从废旧锂电池中高效选择性提锂的方法，该方法将锂电池正极材料与还原气体通过喷射方式加入到闪速炉内，锂电池的正极材料呈悬浮状态从闪速炉内降落，并且在2-10秒内完全还原；而后通过水浸的方式将锂进行选择性分离，但该工艺需对浸出渣进行进一步处理才可实现镍、钴、锰的回收。

发明内容

为了解决当前废旧锂离子电池火法处理过程中锂回收困难、操作工艺复杂的问题，本发明提供一种从废旧锂离子电池中火法回收锂的方法，具体步骤如下：

步骤一：将废旧锂离子电池进行预处理；

步骤二：将铜火法冶炼过程产出的高温铜熔渣转入贫化炉内；

步骤三：将预处理后的废旧锂离子电池及添加剂混合均匀后通过进料装置喷入熔渣进行还原熔炼；

步骤四：还原熔炼过程中锂元素与添加剂相互作用挥发进入气相，含锂烟气经冷凝后进行收集；

步骤五：待渣中铜、钴、铁元素还原至金属态，静置沉降后金属相与渣相分离，上层为熔渣，下层金属熔体从贫化炉底部排出获得铜钴铁合金。

优选的，所述步骤一中废旧锂离子电池材料的预处理工序依次为：物理放电、浸泡处理、电解液回收处理、干燥后拆解、破碎、预烧、研磨。

优选的，所述步骤二中铜熔渣中Cu含量0.5％-5％，Fe含量20.0-45.0％。

优选的，所述步骤二中贫化炉内温度控制在1300-1500℃。

优选的，所述步骤三中废旧锂离子电池用量为铜熔渣总质量的5-30％。

优选的，所述步骤三中添加剂用量为铜熔渣总质量的2-20％。

优选的，所述步骤四中锂元素以氯化锂的形式挥发进入气相。

优选的，所述步骤五中还原熔炼时间10-60min。