[发明专利]制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法

摘要

制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其步骤为：将废锂离子电池进行放电、拆解获得废正极片，废正极片经焙烧、水溶解、过滤获得废镍钴锰酸锂；废镍钴锰酸锂与硫酸钾混合后球磨，球磨产物装入吸收装置；制酸尾气先经过转化后再通入吸收装置，吸收装置出来的符合排放标准的气体排至大气，吸收装置中的混合物取出用水浸出，再向溶液中加入碳酸钾溶液后过滤，滤渣中补充碳酸锂后球磨、压紧、焙烧，重新获得电化学性能良好的镍钴锰酸锂正极材料。滤液经结晶处理后获得硫酸钾。 1

主权项

1.制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤（1）：收集以镍钴锰酸锂做正极材料的报废锂离子电池，在室温下放置于氢氧化钠水溶液中进行1‑3h的放电处理；放电处理后，将报废的锂离子电池进行拆解，获得正极片；收集以镍钴锰酸锂做正极材料的锂离子电池制造过程产生的正极边角料，获得正极片；将获得的正极片装入陶瓷坩埚中，然后置于电阻炉中从室温开始以5℃/min的升温速率使炉温升到550℃保温0.5‑1h，然后自然冷却到室温；取出经过焙烧的正极片，将正极片放入装有盛有水的容器中并搅拌5‑30min，将容器里的混合物用筛网进行筛分，筛上物为铝箔，筛下物为含有正极活性物质的溶液；筛下物进行抽滤，滤上物用水清洗1‑3次，获得正极活性物质；将获得的正极活性物质装入陶瓷坩埚中，然后置于电阻炉中以5℃/min的升温速率使炉温升到500‑700℃并保温0.5‑3h，获得废镍钴锰酸锂；

步骤（2）：将废镍钴锰酸锂与硫酸钾混合，然后在球磨机中球磨，将球磨后的混合物装入吸收装置中；在另外一个完全相同的吸收装置中装入球磨后的混合物做为备用吸收装置在步骤（3）中使用；在本步骤中，硫酸钾的来源为购买的硫酸钾化工产品或步骤（5）中获得的硫酸钾或二者以任意比例混合形成的混合物；

步骤（3）：从硫酸生产两转两吸系统出来的制酸尾气，先经过加热处理后，再通入装有钒催化剂的转化系统中进行转化操作，转化操作的条件为：入口气体温度400‑405℃，流速0.23‑1.2m/s，转化系统中钒催化剂的装填定额为：0.3‑0.6m³催化剂/(1000m³制酸尾气·h)；从转化系统出来的气体通入步骤（2）中所述的已装入球磨后混合物的吸收装置中进行吸收操作，吸收操作的条件为：温度350‑500℃，入口气体流速0.2‑1.2m/s；监测吸收装置出口气体中SO₂的含量是否低于400mg/m³且硫酸雾的含量是否低于30mg/m³，如达到要求，将吸收装置出口的气体降温后排放至大气中；如监测到吸收装置出口气体中SO₂的含量达到400mg/m³或硫酸雾的含量达到30mg/m³，则不再向该吸收装置中通入从转化系统出来的气体，同时将从转化系统出来的气体通入步骤（2）所述的备用吸收装置中进行相同条件下的吸收操作和出口气体中SO₂的含量、硫酸雾的含量的监测；取出本步骤中不再通入转化系统出口气体的吸收装置中的混合物，该吸收装置则返回到步骤（2）中再次装入球磨后的混合物做为备用吸收装置在本步骤中使用；

步骤（4）：将步骤（3）中不再通入转化系统出口气体的吸收装置中的混合物在搅拌的条件下用20‑50℃的水进行浸出，浸出时间5‑30min，固液比g/mL为1:10‑1:50；然后把浸出液升温到95‑98℃，将碳酸钾溶液缓慢加入浸出液，然后过滤，洗涤滤渣并干燥，分析滤渣中Ni、Co、Mn的含量，然后往滤渣补充碳酸镍(NiCO₃)、碳酸钴(CoCO₃)、碳酸锰(MnCO₃)中的一种或两种，使补充后滤渣中的Ni、Co、Mn摩尔比满足1:1:1的要求，再分析滤渣中Li、Ni、Co、Mn的含量，按照Li、Ni、Co、Mn的摩尔比为1.05:0.33:0.33:0.33的要求往滤渣补充一定量的碳酸锂，然后在球磨机中球磨，再将其在采用压力压紧，放入干净的陶瓷坩埚中，在空气气氛中于400‑500℃恒温2‑6h，再升温至850℃下保温10h后缓慢冷却至室温，烧制后的样品粉碎、研磨，过400目筛，获得电化学性能良好的镍钴锰酸锂正极材料；

步骤（5）：将步骤（4）过滤得到的溶液在蒸发结晶器中结晶，结晶控制条件为真空度0.012‑0.015MPa、温度120‑140℃，结晶物在50‑80℃和0.2‑3h下干燥获得硫酸钾，获得的硫酸钾返回步骤（2）中使用。

2.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（1）中的氢氧化钠水溶液的浓度为0.1‑1.0mol/L。

3.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（1）中将获得的正极片按正极片的质量与陶瓷坩埚的容积的比例g/mL为1:10‑1:15。

4.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（1）中按照正极片的质量与水的体积的比例g/mL为1:40‑1:70，将正极片放入装有盛有水的容器中并用电动搅拌器搅拌5‑30min，搅拌过程中水的温度为20‑50℃，搅拌速度为10‑200r/min。

5.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（1）中的筛网为10‑20目的筛网。

6.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（2）中将得到的废镍钴锰酸锂与硫酸钾按质量比g/g为1:0.01‑2.7的比例混合，然后在球磨机中球磨，球磨时间为0.1‑1.0 h，转速为200‑500 r/min。

7.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（4）中碳酸钾溶液的浓度为1.0‑3.0mol/L。

8.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（4）中的球磨时间为0.5‑2h，转速为200‑500r/min，压紧的压力为0.1‑100MPa。

9.根据权利要求1所述的制酸尾气和废镍钴锰酸锂协同治理并回收金属的方法，其特征在于：步骤（3）中的钒催化剂为S108型钒催化剂。