一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115036604A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210712468.8(22)申请日2022.06.22(71)申请人安徽南都华铂新材料科技有限公司地址236504安徽省阜阳市界首市田营工业园区华鑫大道南侧5号(72)发明人朱建楠(74)专利代理机构合肥锦辉利标专利代理事务所(普通合伙)34210专利代理师陈捷(51)Int.Cl.H01M10/54(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺(57)摘要本发明公开一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，涉及锂电池回收利用技术领域。本发明用于解决不能实现硫酸、氨水的循环利用以及锂、镍、钴、锰的高收率回收，以进一步降低回收利用成本、增加经济效益的技术问题；破碎分选得到的黑粉经过提锂、净化、吸附、双极膜解离后得到稀硫酸溶液，减压浓缩后得到的高纯度硫酸溶液作为提锂剂循环使用；富含镍钴锰的溶液萃取分离过程中氨水皂化产生的硫酸铵废水，通过生石灰处理再生的氨水循环用于皂化；硫酸溶液和氨水的循环使用减少了提锂剂、皂化剂的用量，降低了废旧锂电池的回收利用成本；实现锂、镍、钴、锰的高收率回收，增加了废旧锂电池回收利用的经济效益。CN115036604ACN115036604A权利要求书1/2页1.一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将废旧锂电池放电后破碎、分选得到黑粉、铜、铝、电解液以及塑料颗粒；步骤二，将电解液在100～600℃下高温处理得到含氟废气，含氟废气经焚烧、喷淋处理后达标排放；步骤三，将黑粉与提锂剂混合反应，压滤或离心分离使其中的硫酸锂与其他元素分离，得到富锂溶液以及含镍钴锰的固体渣或磷酸铁渣；步骤四，向富锂溶液中加入净化剂，搅拌、过滤得到纯净的硫酸锂溶液；步骤五，纯净的硫酸锂溶液依次通过树脂吸附、活性炭吸附后得到高纯硫酸锂溶液；步骤六，将高纯硫酸锂溶液通过双极膜系统解离得到氢氧化锂溶液和稀硫酸溶液；氢氧化锂溶液蒸发结晶得到氢氧化锂粉末，或者通入二氧化碳气体反应得到碳酸锂粉末；稀硫酸溶液减压浓缩后得到高浓度硫酸溶液，返回步骤三作为提锂剂使用；步骤七，将含镍钴锰的固体渣通过溶重金属剂溶解得到富含镍钴锰的溶液；步骤八，富含镍钴锰的溶液通过净化药剂净化得到初步净化的富含镍钴锰的溶液；步骤九，将初步净化的富含镍钴锰的溶液通过萃取剂萃取分离得到硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液，并通过氨水对水相进行皂化；步骤十，硫酸镍溶液、硫酸钴溶液和硫酸锰溶液分别蒸发结晶得到硫酸镍粉末、硫酸钴粉末和硫酸锰粉末；步骤十一，向氨水皂化产生的硫酸铵废水中加入生石灰再生氨水，再生氨水重复用于步骤九的皂化；硫酸铵废水通入水处理系统进行水处理得到浓水和淡水，淡水回用或排放，浓水通过膜分离或蒸发浓缩后，添加沉淀剂沉淀，得到含锂沉淀物，含锂沉淀物中添加提锂剂进入系统循环。2.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，步骤三中提锂剂为水、硫酸、双氧水、氧气、空气、炭粉、氢气、天然气中的一种或多种的混合物，提锂剂的用量为黑粉质量的0.1～1.5倍，反应温度为20～700℃。3.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，步骤四中净化剂为磷酸、硫酸铁、氧化钙、碳酸钠、碳酸锂、草酸、氢氧化锂中的一种或多种的混合物；净化剂的用量为富锂溶液质量的2～60％。4.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，步骤五中树脂为强酸性阳离子交换树脂，其颗粒粒径为0.8～1.2mm，吸附的流速为0.5～5BV/h；活性炭的目数为200～325目，比表面积为400～1500m2/g，脱色率为6～24％。5.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，所述双极膜系统由双极膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜、反渗透膜、纳滤膜、超滤膜组成。6.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，步骤七中溶重金属剂为水、硫酸、双氧水、二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠中的一种或多种的混合物；溶重金属剂的用量为含镍钴锰的固体渣质量的3～8倍。7.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其特征在于，步骤八中净化药剂为磷酸盐、磷酸、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、硫代硫酸钠、氢氧化钠、氨水中的一种或多种的混合物；净化药剂的用量为含镍钴锰的固体渣质量的0.6～2.52CN115036604A权利要求书2/2页倍。8.根据权利要求1所述的一种硫酸循环及氨水循环的废旧电池回收利用工艺，其