本文简述采用化学回收方法回收废旧锂电池中的有价资源,首先用强酸及强碱直接溶解钴酸锂及铝,使正极中的钴、
锂铝等元素都浸入到溶液中去,然后再用碱将其中的铝以氢氧化铝的形式回收,而钴、锂则以萃取或沉淀方式回收。
*基本流程如下:
工艺流程
一、粗破:将废正极片通过皮带法回收输送机送入破碎筛分系统对原料进行破碎。
二、破碎碱浸:经破碎后的物料进入碱浸工序,碱浸的主要作用是回收废正极片中的铝, 铝作为集流体,为两性金属,废正极片送入碱溶槽经NaOH溶液在90℃的温度下进行浸出,采用蒸汽夹套加热的方式对碱溶槽进行加热处理,液固比(重量比) 3:1。铝箔可与NaOH发生反应,反应原理如下:
1、采用碱液浸泡可以使正极片废料中绝大部分的铝进入溶液中,LiCoO2 、LiFePO4、LiMn2O4 等活性物质及少量导电剂等其他物质不溶于碱溶液中,将全部进入碱浸渣中。碱浸反应后的混合溶液经板框压滤机进行固液分离。
2、碱浸渣采用二次逆流洗涤方式进行洗涤,洗涤用水按照重量比2:1进水。第一次水洗在常温条件下采用二次洗渣水进行洗涤,洗涤后通过板框压滤机压滤后进入第二次水洗,一次洗渣水返回破碎工段;第二次水洗采用磷酸铁洗渣水和自来水混合洗涤,洗涤后通过板框压滤机压滤后进入下一道工序,第二次的洗渣水部分返回前一次水洗工序;
3、滤液通过输送管进入反应槽内,投加适量的浓硫酸进行中和沉淀得到氢氧化铝沉淀,溶液 pH 值调节至 9 左右可使得大部分铝沉淀,反应原理如下:
4、沉淀反应后的混合物料过滤后滤液回用至酸浸工序, 滤渣采用闪蒸干燥机进行闪蒸处理后最终得到化学纯氢氧化铝。
三、酸浸:经过碱浸处理后的废渣通过输送带将物料送入酸浸槽内,酸浸采用硫酸、双氧水体系,浸出温度 80℃左右,采用蒸汽夹套加热的方式对酸浸槽进行加热处理,液固比(重量比) 3:1 ,主要反应原理如下:
2LiFePO4 + 3H2 SO4 + H2O2 t Li2 SO4 + 2FePO4 + 4H2O + O2 ↑ 2LiNiO2 + 3H2 SO4 + H2O2 t Li2 SO4 + 2NiSO4 + 4H2O + O2 ↑ 2LiMnO2 + 3H2 SO4 + H2O2 t Li2 SO4 + 2MnSO4 + 4H2O + O2 ↑
*经过酸浸后,废正极片中的活性物质及铁、铜等金属物质进入滤液中,无法被硫酸溶解的炭黑等物质则形成废渣,反应完全后的混合溶液进行固液分离,滤液送入下一生产环节,滤渣水洗干燥后送入固废临时堆场。
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