三元锂离子电池及废旧锂电池材料回收湿法萃取工艺技术浅谈(续)
2023-08-17 [ 1207]

  6、目前废锂离子电池的回收利用研究主要集中于电池中正极活性物质的回收利用方法;一般来说根据所采用的主要技术,可以将废锂离子电池的资源化处理过程分为物理法、化学法 和生物法这三类。

  1)物理法:物理法包括火法、机械破碎浮选法、机械研磨法及有机溶剂溶解法等;物理法往往需要后续化学处理(湿法)才能进一步得到所需的目标产物。

  (1)火法:火法通过高温焚烧分解去除有机粘结剂,同时使电池中的金属及其化合物氧化、还原并分解,在其以蒸汽形式挥发后,用冷凝等方法将其收集;火法工艺简单,但能耗大,而且如果温度过高,铝箔会被氧化成为氧化铝;电解质溶液和电极中其他成分通过燃烧转变为CQ或其他有害成分,如P2O5等;焚烧除去有机物的方法易引起大气污染,合金纯度较低后续湿法冶金过程仍需一 系列净化除杂步骤。

  64014.jpg


  (2)机械破碎浮选法:该法首先对锂离子电池进行破碎、筛选,以初步获得电极材料粉末,之后对 电极材料粉末热处理以去除有机粘结剂,最后通过浮选分离回收钻酸锂颗粒;这种方法对锂、钻的回收率较高,但是在机械破碎之后需用马弗炉热处理、浮选等方法进一步分离,造成了该法流程过长、成本较高。

  

64015.jpg


  (3)机械研磨法: 机械研磨法是利用机械研磨使电极材料与研磨料发生反应, 从而使钻酸锂转化为其他盐类。该法不仅可以有效回收回收废锂离子电池中的钻酸 锂,而且其中采用了常见的废塑料材料,实现了变废为宝的目的,是一种值得推广 的方法。

64017.jpg

  


64018.jpg

  


  2)化学法:化学法是先用氢氧化钠、硫酸、双氧水等化学试剂将电池正极中的金属离子浸出,然后通过沉淀、萃取、盐析等方法来分离、提纯钻、锂等金属元素。

  (1)目前使用较多的浸出体系是硫酸+双氧水的混合体系;此外电化学法、水热法等也各具特点,越来越得到人们的尖注。

  A.沉淀法:沉淀法一般是对经酸溶体系浸取得到的含钻和锂离子的溶液进行净化除杂等操作,最终将钻以草酸钻、锂以碳酸锂沉淀下来,过滤干燥得到其产品。

64019.png

  


  B.萃取法:萃取法使用萃取剂对钻和锂进行分离回收。

64020.jpg

  

  C.使用沉淀法和萃取法可以取得较高的回收率,得到的产品纯度也较好;但是这些方法流程较长,且化学试剂和萃取试剂的大量使用会对环境造成负面影响,因此采用超声等辅助方法来降低反应条件,或者开发出更为高效的萃取剂是这种方法今后的研究热点。

  D.盐析法:盐析法就是通过在溶液中加入其他盐类,使溶液达到过饱和并析出某些溶质成分,从而达到回收有价金属的目的。

64021.png

  64022.jpg



  (2)电化学法电沉积回收法是将废旧锂离子电池正极材料用酸溶解后,然后选择性地除去铁、铝等杂质,再通过一定的电流,使钻、铜、猛等能够以金属的形式在阴极析出。


  (3)应用电化学方法可以在不引入新杂质、污染小的情况下对有价金属进行回收富集,但需消耗大量的电能,对浸出液也有一定的要求。

  (4)水热法:水热法指在200C下,将正极LiCoQ、铝箔、隔膜在高浓度的LiOH溶液里反应,得到再生的LiCoO2;水热法反应过程基于“溶解+沉淀”机理,通过控制条件使废电池正极上的LiCoO溶解,同时使新生的LiCoO沉淀下来,因此电池拆解后可以直接以正极物质作为反应物,无须剥离集流体。

  3)生物处理法:微生物浸出就是用微生物将体系的有用组分转化为可溶化合物并选择性地溶解出来,得到含金属的溶液,实现目标组分与杂质组分分离,最终回收有用金属;生物处理法也有局限性微生物对浸出环境的适应能力较弱,使得生产周期比较长,同时对温度要求比较苛刻,这些方面都影响了生物处理法的推广。

64024.jpg

  

  7、目前已工业应用的处理废旧锂离子电池的工艺普遍存在的问题是经济效益不高,尚不能完全实现无害化处理;且在中国,只有不到1%的废弃电池得到回收,而锂电池只占其中很小一部分,因此有必要寻找一种既经济、快速,又利于环保的处理废弃电池,特别是锂电池的方法。

64026.jpg

  

  1)传统的湿法和干法技术比较成熟,但工艺流程长,对设备要求高,成本高,浸出液净化需要大量电能,有机试剂的使用也会对环境和人体健康产生不利影响。

  2)正在研究中的生物法有许多优点,如耗酸低,成本低,重金属溶出率高,常温常压下操作等,有极好的应用前景,是一种很有前途的方法;但是用生物浸出法回收锂电池中的金属是一个比较新的课题 还有许多问题需要解决,如菌种的选择与培养,浸出条件的控制等等;对于生物法,应着重于提高镍、钻、锂的浸出率,研究金属的生物浸出机理,建立动力学模型,完善理论,探索金属生物浸出的控制步骤,确定影响微生物浸出的各种条件以及相应的作用规律等。

  3)我国锂离子电池回收存在的问题及展望

  (1)废旧锂离子电池的资源化或无害化处置,是国际市场对我国锂离子电池工业的客观要求;失效电池早已被欧美等发达国家列入危险固体废旧物,根据 IS014000环境管理认证体系对产品进入国际市场的要求,必须建立废旧电池的管理、回收与处理体系;虽然废旧锂离子电池的循环回收已经引起了国家相尖部门的高度重视,也于2003年颁布了专门针对废旧电池的《废旧电池污染防治技术政策》,但由于执行力度不够,加之民众环保意识淡薄,至今尚未建立系统化管理模式与处理系统。

  (2)对于废旧锂离子电池处理企业来说,仅依赖于从社会上收集废旧锂离子电池,则企业是难以生存与发展的;因此除了国家明确的政策引导、促进全社会的支持和参与外,企业本身也要对废旧锂离子电池的收集体系进行探索,如与锂离子电池生产企业建立互信的依存机制,不仅可以集中处理锂离子电池厂的次品电池及生产废料,解决了锂离子电池厂二次污染问题,而且也能为电池企业提供合格的电池原料;由于锂离子电池企业的产品分类明确,免除了废旧锂离子电池处理企业的再次分选,也简化了工艺流程。

  (3)对废旧锂离子电池预处理阶段的破碎分解研究较少,很多停留在人工拆解阶段,效率低,成本高,严重阻碍了锂离子电池的回收利用进程;因此从废旧锂离子电池的破碎力学特性研究出发,选择恰当的破碎方式并选择合适的破碎机型对锂离子电池进行破碎与分解,是废旧锂离子电池资源化最尖键的基础研究,这对废旧锂离子电池回收利用的工业化推广有重大现实意义。

  (4)废旧锂离子电池二次资源与一次矿产原料相比,有许多特殊性,包括原料的成分和含量的高波动性、毒害性和杂质的复杂性;因此二次资源的循环利用必须同时满足综合性、经济性和生态性等基本要求;同时与原生矿的冶炼厂相比,锂离子电池资源化循环示范基地的规模较少,比如研究比较成熟的萃取工艺若采用传统的萃取设备则占地面积大、一次性投入的溶剂量大;因此有必要进行新型萃取剂及其高效萃取设备(如离心萃取设备)的应用推广研究,以便为其它废旧锂离子电池处理工厂提供应用实例。

西安量子晶环保科技有限公司是专业从事蒸发、浓缩、结晶、精馏、化工、环保危废资源化利用等装置的研发、设计、生产、工程配套、工程施工与技术服务的专业公司。

公司的专项产品为蒸发浓缩、蒸发结晶、冷冻结晶、单效多效MVR热泵蒸发器、燃气 燃煤燃油直接蒸发器、高盐溶液及废水处理设备、废酸混酸分馏与回收处理、氟化物与含 氟物料回收处理、废有机物分馏提纯与资源化、废锂电池资源化回收处理、新能源材料生产装置、工业废混盐资源化回收利用。主要适用于石油、化工、冶金、轻工、发酵、食品、 酒精、造纸、化纤、医药、危废、环保等各行业各类物料的处理。

公司拥有强大的设计团队、成熟的设计制度以及多年的工程设计经验与施工服务体系, 从上世纪90年代起就涉足蒸发浓缩结晶领域,技术骨干均是专业设计院出身,专长于各类 高效节能蒸发浓缩与结晶系统的工程设计、设备生产、施工调试、运行维护等,尤其专长于对各类疑难问题提出系统解决方案。

服务热线:18591993310 ,18591993328


Copyright © 2011-2022西安量子晶环保科技有限公司 版权所有 陕ICP备10038789号