基于废旧手机中锂离子电池环保高效回收分离工艺

摘要

本发明公开了一种基于废旧手机中锂离子电池环保高效回收分离工艺，主要工序包括盐水放电、拆解及破碎、碱性浸出、酸性浸出、铁粉置换沉铜、净化除杂和前驱体合成。本发明具有工艺先进、成本低、效率高等特点，经济、社会效益显著，无“三废”排放，不会对环境造成二次污染，实现手机资源的循环利用，从而实现更好的保护我们的地球。

主权项

一种基于废旧手机中锂离子电池环保高效回收分离工艺，其特征在于包括以下方法步骤：(1)盐水放电：废旧锂电池带电拆解有发生爆炸的危险，在处理废锂离子电池前必须进行放电处理；即在拆解锂离子电池前将其置于10％浓度的盐水中浸泡48h，确保将废锂离子电池的残余电量全部放电完毕；(2)拆解及破碎：使用电池拆解机将放电后的废旧锂离子电池拆解，分离出外包装塑料壳、金属铝壳或金属钢壳分别入库外售，取出电芯送往后续进行破碎；将拆解出的电芯送入密闭的高速旋式粉碎机破碎至10～12mm；(3)碱性浸出：破碎后的电芯碎料送入碱性浸出槽进行搅拌反应，使锂电池中的电解液完全溶解；搅拌反应一段时间后，采用螺杆输送机将混合碱液送往碱液收集槽，在螺杆输送机出口装设孔径为5mm的滤网筛分碱液；截留的筛上物主要为铝箔和铜箔，采用烘干机干燥后通过涡电流分选分离铜、铝后外售；碱性浸出液则通过隔膜泵将矿浆泵送板框压滤机进行液固分离，滤渣主要为正极活性粉末，送往后续酸性浸出工序；滤液采用硫酸调节pH值使其中的少量溶解的铝酸钠以氢氧化铝形态沉淀析出，压滤后的氢氧化铝渣外售，滤液则送往废水处理工序；(4)酸性浸出：将碱性浸出工序的滤渣送往酸性浸出槽，加入硫酸和双氧水进行搅拌反应，使绝大部分镍、钴、锰、锂和铜、铁等溶解进入溶液，采用板框压滤机进行固液分离后，滤液送往后续沉铜工序，滤渣主要为负极片上的负极材料及正极片上的少量不溶物等，可送至还原熔炼炉处理；(5)铁粉置换除铜：酸性浸出液泵入分铜槽，在机械搅拌下加入铁粉，达到预定反应时间后，通过砂浆泵将矿浆泵入箱式压滤机进行固液分离，滤液送往净化除杂工序，滤渣即为海绵铜粉，经洗涤、干燥后与筛分出的铜箔一起压团送往还原熔炼炉熔炼粗铜外售；(6)净化除杂：向铁粉置换沉铜后的滤液中以一定速度加入氯酸钠溶液，使二价铁离子氧化成三价铁，再添加碱液调节pH值到2.0～2.4，生成黄钠铁矾沉淀；待溶液中铁元素浓度小于0.5g/L后，继续添加调节体系pH值至3.5～4.0，进行中和沉淀除铁、铝，待溶液中铁、铝元素含量降低到0.005g/L，通过砂浆泵将矿浆泵入箱式压滤机进行固液分离，滤渣送往还原熔炼炉作为配渣熔剂，滤液则送入溶剂萃取除杂工序进一步脱除钙、镁、锌、铜、钠、氟杂质；(7)三元材料前驱体合成：深度净化除杂后所得含镍、钴、锰的硫酸盐溶液通过清水泵泵送至硫酸盐混合槽中，再按三元前躯体材料成分比例添加相应配比的硫酸锰、硫酸钴晶体进行搅拌混合；混合后液通过清水泵泵送至合成反应釜内，加入一定量的氨碱液进行合成反应，反应后的料浆自流入料浆槽；料浆槽内料浆通过隔膜泵泵入压滤机进行洗涤和压滤，所得滤饼依次进行干燥、混合筛分、除磁后包装外售给电池材料厂家，滤液则送往废水处理系统。