锂离子电池电极粉料回收系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种锂离子电池电极粉料回收系统。该系统包括依次相连的浸出单元、净化单元、中和沉淀单元、除杂装置和二氧化碳沉锂装置，用于依次进行对电极粉料酸浸出，对浸出液净化，采用钙基中和剂对净化后浸出液进行中和沉淀并旋流分离后排出的底流同时过滤溢流得到含锂滤液，对含锂滤液除杂，以及除杂后通入二氧化碳沉锂得到沉锂后液和碳酸锂料浆；此外，二氧化碳沉锂装置还与净化单元相连用于采用沉锂后液对浸出液净化，还与除杂装置相连用于采用碳酸锂料浆对含锂滤液除杂。采用该系统回收电极粉料可规避蒸发结晶这一高能耗工序，简化流程，降低能耗和成本，回收率高，回收得到的各产品纯度较高。回收得到的各产品纯度较高。回收得到的各产品纯度较高。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电极粉料回收系统


[0001]本技术涉及锂离子电池电极回收利用
，特别是涉及一种低成本、短流程的锂离子电池电极粉料回收系统。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的快速发展，作为新能源汽车心脏的动力电池用量也是水涨船高。伴随着锂电池迅猛发展，接下来则是汹涌的废旧锂离子电池退役潮。受制于资源，环保以及安全的多重压力，废旧锂离子电池的综合回收成为了必须要面对的重要课题。近年来关于锂电池回收的工艺的研究如火如荼，有些工艺已经成功应用到了工业化生产中并取得了良好的效益。废旧锂离子电池的回收工艺类型虽然繁多复杂，但可大致分为三个步骤：电池拆解及破碎，热处理及物理分选，电极粉料和综合回收。电极粉料所蕴含的镍，钴，锰，锂这四种元素回收价值极大，是整个电池回收环节的重中这重。
[0003]目前较常见的处理工艺主要有以下几种：
[0004]①
综合法和离子交换法。首先，采用稀盐酸充分溶解已分离的正极材料，除杂，离心分离，调节上层液至pH值碱性并通入纯氧气氧化钴和镍为三价离子；然后，将溶液反复通过弱酸性阳离子交换树脂，用不同浓度的硫酸铵溶液洗脱分离钴、镍，用硫酸洗脱钴配合物，同时使阳离子交换树脂再生，最后用草酸盐沉积钴和锂。
[0005]②
沉淀法。采用H2SO4+H2O2对已分离集流体的正负极混合活性物质在线浸出，浸出滤液中的杂质采用黄钠铁矾法除铁，萃取分离铜，水解沉淀除铝，后配入适量的硫酸镍、硫酸锰或硫酸钴，然后采用碳酸盐共沉淀法制备镍钴锰碳酸盐前驱体。
[0006]③
共沉淀。采用氢氧化钠溶液充分溶解分离的正极碎片，经P2O4除杂后加入H2SO4与H2O2混合溶液还原含镍、钴、锰的溶液，采用硫酸镍、硫酸锰或硫酸钴调整溶液摩尔比至1：1：1，加入一定量的NH3制备镍、钴、锰三元前驱体，最后在三元前驱体中加入碳酸锂经高温烧结得到镍、钴、锰酸锂三元正极材料。
[0007]中国申请CN109593963A公开了一种从废旧锂电池中选择性回收有价金属的新方法。首先采用硫酸对废旧三元锂离子电池正负极粉末进行浸出；然后对浸出液通过萃取提取硫酸镍和硫酸钴，或添加氢氧化钠得到氢氧化镍钴沉淀；最后向剩余溶液中添加碳酸钠沉锂得到碳酸锂。
[0008]中国申请CN109666799A公开了一种从废旧锂电池材料中分离回收有价金属的方法及其应用。首先将电池正极材料利用硫酸和还原剂(葡萄糖、蔗糖、维C、葡萄籽、硫代硫酸钠和亚硫酸钠中的一种或多种)进行浸出；然后向浸出液中加入添加剂调整pH值为10～12，使浸出液中的镍、钴和锰离子共沉淀，过滤得到含镍钴锰沉淀物和锂离子溶液；最后将锂离子溶液浓缩到20～45g/L，加入过量的无水碳酸钠进行反应，得到沉淀物碳酸锂。
[0009]中国申请CN109721110A公开了一种从废旧锂电池回收的活性物质中获取镍钴锰氢氧化物的方法。首先将由废旧动力锂电池得到的镍钴锰浸出液在
‑
20℃～10℃下保温搅拌0.1～5h，滤除析出的结晶盐，得到镍钴锰硫酸盐溶液；然后调节上述镍钴锰硫酸盐溶液
中镍钴锰离子总浓度为1～3mol/L，加氨水至体系pH＝8～10进行络合反应，而后再调节反应体系pH＝10～12，调节后陈化，过滤的滤饼洗涤干燥得到镍钴锰三元素复合氢氧化物。
[0010]中国申请CN111261967A公开了一种废旧锂电池的回收方法及回收制备的电池级镍钴锰混合晶体。该方法首先分选出正极粉料，制成浆料并浸出，除去杂质后加入沉淀剂(碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢氨、氢氧化钠、氨水中的任意一种或几种)，经固液分离，得镍钴锰渣和含锂溶液。
[0011]本申请专利技术人发现，包括上述文献的现有技术中，采用中和沉淀法进行回收处理时，中和试剂均采用氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢氨、氨水的一种或几种，这些中和试剂可以归纳为钠基试剂或铵基试剂。而在电极粉料的硫酸浸出液的体系中无论是采用上述的钠基还是铵基试剂进行中和，中和产物都会产生与之对应的可溶于水的硫酸盐，例如，采用氢氧化钠中和则会有硫酸钠产生，采用氨水则会有硫酸铵产生；然而，这些溶于水的硫酸盐就必须要通过蒸发结晶才能从体系中去除，而无论是采用蒸汽多效蒸发还是MVR蒸发，其能耗都是巨大的；并且这些试剂也相对较贵，生产过程的试剂成本较高。另外一方面，本申请专利技术人还发现，在随后的生产碳酸锂的环节，传统工艺均采用碳酸钠作为沉锂剂来进行沉淀碳酸锂，这也避免不了产生硫酸钠，而这部分含盐溶液也要通过蒸发结晶才能从体系中排除，同样道理这一工序也存在能耗偏高的缺点。综上，现有技术中没有一种结构简单，操作方便，能耗低、成本低且回收率高的回收电极粉料的回收系统。

技术实现思路

[0012]本技术的一个实施方式，其目的在于提供一种锂离子电池电极粉料回收系统。上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：
[0013]根据本技术的一实施方式，提供的一种锂离子电池电极粉料回收系统，包括：依次相连的浸出单元、净化单元、中和沉淀单元、除杂装置和二氧化碳沉锂装置；所述浸出单元用于对电极粉料进行酸浸出，得到浸出液；所述净化单元用于对浸出液净化，得到净化后浸出液；所述中和沉淀单元，包括旋流器，且具有钙基中和剂加入口，用于通过加入钙基中和剂对净化后浸出液进行中和沉淀，并采用旋流器分离，得到含锂滤液；所述除杂装置用于对含锂滤液进行除杂，得到含锂溶液；所述二氧化碳沉锂装置用于采用二氧化碳对含锂溶液进行沉锂，得到沉锂后液和碳酸锂料浆；其中，所述二氧化碳沉锂装置还与所述净化单元相连，用于采用沉锂后液对浸出液进行净化；所述二氧化碳沉锂装置还与除杂装置相连，用于采用碳酸锂料浆对含锂滤液进行除杂。
[0014]可选地，所述浸出单元中，包括依次相连的两段浸出装置和两段洗涤装置，其中，二段浸出装置的滤液出口和二段洗涤装置的洗液出口均与一段浸出装置的入口相连，二段洗涤装置还具有石墨渣排出口，一段浸出装置的滤液出口与净化单元相连。
[0015]可选地，所述净化单元中，还包括两段洗涤装置，其中，两段洗涤装置的洗液出口与一段浸出装置的入口相连，二段洗涤装置具有铁铝渣排出口。
[0016]可选地，所述中和沉淀单元中，所述旋流器具有底流口和溢流口；所述溢流口处设置有过滤装置用于对溢流进行过滤得到含锂滤液和镍钴锰沉淀；所述底流口连接有石膏产品制备装置用于采用酸溶液对底流进行洗涤以得到石膏产品，且所述石膏产品制备装置的滤液出口与浸出单元相连。
[0017]可选地，所述除杂装置具有滤渣排出口，用于排出碳酸盐产品。
[0018]可选地，所述二氧化碳沉锂装置，包括：依次相连的文氏管、本体和沉锂后液罐，其中，所述文氏管具有沉锂前液入口、二氧化碳入口和二氧化碳返回口；所述沉锂前液入口用于加入含锂溶液；所述本体具有第一二氧化碳排出口，所述第一二氧化碳排出口与气液分离器相连；所述沉锂后液罐具有第二二氧化碳排出口；所述气液分离器的气体出口和第二二氧化碳排出口均与所述文氏管的二氧化碳返回口相连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电极粉料回收系统，其特征在于，包括：依次相连的浸出单元、净化单元、中和沉淀单元、除杂装置和二氧化碳沉锂装置，其中，所述浸出单元用于对电极粉料进行酸浸出，得到浸出液；所述净化单元用于对浸出液净化，得到净化后浸出液；所述中和沉淀单元，包括旋流器，且具有钙基中和剂加入口，用于通过加入钙基中和剂对净化后浸出液进行中和沉淀，并采用旋流器分离，得到含锂滤液；所述除杂装置用于对含锂滤液进行除杂，得到含锂溶液；所述二氧化碳沉锂装置用于采用二氧化碳对含锂溶液进行沉锂，得到沉锂后液和碳酸锂料浆；其中，所述二氧化碳沉锂装置还与所述净化单元相连，用于采用沉锂后液对浸出液进行净化；所述二氧化碳沉锂装置还与除杂装置相连，用于采用碳酸锂料浆对含锂滤液进行除杂。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电极粉料回收系统，其特征在于，所述浸出单元中，包括依次相连的两段浸出装置和两段洗涤装置，其中，二段浸出装置的滤液出口和二段洗涤装置的洗液出口均与一段浸出装置的入口相连，二段洗涤装置还具有石墨渣排出口，一段浸出装置的滤液出口与净化单元相连。3.根据权利要求2所述的锂离子电池电极粉料回收系统，其特征在于，所述净化单元中，还包括两段洗涤装置，其中，两段洗涤装置的洗液出口与一段浸出装置的入口相连，二段洗涤装置具有铁铝渣排出口。4.根据权利要求1所述的锂离子电池电极粉料回收系统，其特征在于，所述中和沉淀单元中，所述旋流器具有底流口和溢流口；所述溢流口处设置有过滤装置用于对溢流进行过滤得到含锂滤液和镍钴锰沉淀；所述底流口连接有石膏产品制备装置用于采用酸溶液对底流进行洗涤以得到石膏产品，且所述石膏产品制备装置的滤液出口与浸出单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓丹，徐长庆，李广建，徐小锋，黎敏，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：