废旧锂电池正负极材料分离方法及其装置与流程

814 编辑：中冶有色技术网来源：湖南凯地众能科技有限公司

2023-09-27 14:32:04

本发明属于废旧锂电池回收

技术领域：

，特别涉及一种废旧锂电池正负极材料分离方法。

背景技术：

：目前多采用浮选、酸浸、化学沉淀、溶剂萃取等方法对锂电池的正负极材料进行分离回收，中国发明专利《一种报废锂电池正负极的综合回收利用方法》(何君韦等，专利号201810768128.0)公开了将不溶性的镍、钴、锰、碳进入固相，洗涤后在含碳酸根环境下加入选矿药剂进行浮选，将碳与镍钴锰分离，经洗涤活化干燥分选，得到负极材料，分离出来的镍钴锰经纯水洗涤后直接作为镍钴锰多元前驱体材料原料使用。这些方法使用大量的药剂，尤其是起泡剂、捕收剂等有机异极性物质、水玻璃、盐酸、片碱等药剂的使用对环境带来二次污染，同时正极材料回收率偏低且提纯度低，此外强酸强碱对设备及工艺管道的耐腐蚀要求高，工业应用投资大。因此，有必要提供一种工艺流程简单、能耗低、无二次污染产生且钴镍锰产品和石墨产品回收率高、提纯度高的废旧锂电池正负极材料分离方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法，旨在解决现有技术中正极和负极不能有效分离、浸出过程中耗酸量大、石墨不能较好的回收利用的技术问题。本发明提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法，包括如下步骤：将废旧锂电池正负极材料进行还原性焙烧；将经过还原性焙烧后的正负极材料进行破碎研磨；将破碎研磨后的正负极材料压滤除杂后得到正负极混合物料；对正负极混合物料进行两次磁选，分离提纯得到钴镍锰产品和石墨产品。进一步地，第一次磁选的磁场强度为2000～5000oe，第二次磁选的磁感应强度为10000gs～15000gs。进一步地，还原性焙烧的温度为850～1000℃，时间为2～5h。进一步地，还原性焙烧时加入生态活化剂，所述生态活化剂为纳米级石墨、颗粒层状石墨、生物稻壳炭、精制木炭、高纯度竹炭、高细度活性炭中的一种或多种组合。进一步地，还原性焙烧过程中在焙烧炉炉尾处填充稳定性气体。进一步地，所述稳定性气体为氮气。进一步地，还原性焙烧后的正负极材料采用湿磨的方式进行破碎研磨；湿磨时正负极材料的浓度为45％～67％。进一步地，所述正负极混合物料浓度为8％～20％。一种实现废旧锂电池正负极材料分离方法的装置，其特征在于，包括依次连接的焙烧炉、卧式球磨机、压滤除杂装置和磁选装置；所述磁选装置包括ctn逆流型永磁机和脉冲式高梯度磁选机，所述ctn逆流型永磁机一端与所述压滤除杂装置连接，另一端与所述脉冲式高梯度磁选机连接。进一步地，所述卧式球磨机采用的填充球为刚玉球或不锈钢球，直径为φ20cm、φ30cm、φ40cm、φ50cm中一种或多种组合。本发明提供的废旧锂电池正负极材料分离方法的有益效果在于：该方法将废旧锂电池正负极材料还原焙烧，使正极材料中金属转化为磁性较强的形态，然后通过卧式湿磨使正负极材料解离，再经过压滤除杂，配制得到正负极混合物料，最后采用两段磁选物理分选工艺，分离提纯可得到高附加值的钴镍锰复合材料和石墨产品。该方法正负极材料分离率高，石墨的回收率高,提纯度高，工艺路径简便，能耗低，且无二次污染产生。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实施例提供的废旧锂电池正负极材料分离方法的工艺流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。本发明提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法，包括如下步骤：(1)还原性焙烧：将废旧锂电池正负极材料进行还原性焙烧，还原性焙烧的温度为850～1000℃，时间为2～5h，将锂电池正极材料中co、ni金属转化为具有磁性的形态。正负极材料在焙烧时加入生态活化剂,生态活化剂包括纳米级石墨、颗粒层状石墨、生物稻壳炭、精制木炭、高纯度竹炭、高细度活性炭等，物料粒度-100目占比98％左右，-200目占比87％左右，添加生态活化剂可促进正极材料磁性转化的同时也有效的确保焙烧炉的炉膛温度，当炉膛内温度稳定后可大大降低电能，节约运行成本。同时为了确保炉膛内的还原性气氛，在炉尾填充稳定性气体，稳定性气体为氮气，促使炉膛内形成微正压。(2)破碎研磨：将经过还原性焙烧后的正负极材料进行破碎研磨。采用球磨机卧式湿磨，球磨机的填充球为刚玉球或不锈钢球，填充球直径范围为φ20cm、φ30cm、φ40cm、φ50cm。球磨机卧式湿磨可提高正负极材料的解离程度，且无粉尘等污染组分产生。湿磨正负极混合物料排出浓度为45％～67％，磨矿出料粒度为-325目占比69％～86％。(3)压滤除杂：将破碎研磨后的正负极材料经过压滤除杂后，加入循环水配制得到正负极混合物料；正负极混合物料的浓度控制在8％～20％，采用高速双桨搅拌，矿浆中物料可实现很好的离散。(4)磁选：对正负极混合物料进行两次磁选，分离提纯得到钴镍锰产品和石墨产品。第一次磁选采用ctn逆流型永磁机，永磁磁系由磁性材料与磁轭构成开放型磁系，能有效防止磁性物料在运转过程中脱落，磁场强度为2000～5000oe，得到一部分钴镍锰产品；再将尾矿采用泵输送至高梯度磁选设备，进行二次磁选，第二次磁选采用脉冲式高梯度磁选机，磁感应强度为10000gs～15000gs，脉冲式高梯度磁选机转环立式转动，反冲精矿，内置脉冲机构可获得高富集比，且不易堵塞，对给料粒度、浓度和品位的波动适应性强，物料液面浸没转环下部磁介质，通过分选室上下往复运动，同时脉动流体力使矿粒群始终保持松散状态，消除非磁性颗粒的机械夹杂。高梯度强磁分选精矿与永磁分选精矿合并进入精矿压滤系统，最终得到正极材料钴镍锰复合产品，高梯度强磁分选尾矿进入尾矿压滤系统，最终得到负极材料石墨产品。两次磁选工艺后分离率能达到98％以上。实施例1本实施例提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法，具体操作步骤如下：将废旧锂电池正负极材料富集后加入一定量的生态活化剂，采用950℃高温还原焙烧3h，焙烧后物料经过自动翻斗设备进入提升机输送至高位料仓；将焙烧后的物料进行破碎湿磨，采用溢流式圆筒形球磨机，内放置氧化铝刚玉球(其中φ40：φ30：φ20＝2:5:3)，加入水介质，将湿磨矿浆浓度控制在35％～40％，出料粒度控制-325目≥75％；物料经过压滤除杂后采用泵输送至供矿桶，采用压滤系统滤液循环回用复配，使正负极混合物料浓度控制在8％～15％；将复配后的物料输送至ctn逆流型永磁机，磁场强度为3000oe，磁性物料进入精矿物料桶，非磁性物料通过逆流口溢流至缓冲箱内。缓冲箱内物料通过阀门控制流量4.5m3/h，进入脉冲式高梯度磁选机，磁感应强度为12000gs。实施例2本实施例提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法,参照实施1的具体操作步骤，与实施例1不同之处在于还原性焙烧的温度为1000℃，时间为2h；第一次磁选的磁场强度为2000oe；第二次磁选的磁感应强度为10000gs。实施例3本实施例提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法,参照实施1的具体操作步骤，与实施例1不同之处在于还原性焙烧的温度为850℃，时间为5h；第一次磁选的磁场强度为5000oe；第二次磁选的磁感应强度为15000gs。对比例1本对比例提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法,参照现有技术中的正负极材料分离步骤。实施例1～3及对比例1的产率百分比及回收率如表1所示：另外，对实施例1现场球磨机出料的中间产品粒度分析结果如表2所示：表2球磨出料中间产品粒度分析结果粒度物料占比累计占比+100目1％1％-100目～+200目8％9％-200目～+325目13％17％-325目78％100％本实施例提供的废旧锂电池正负极材料分离方法经过还原焙烧、压滤除杂、一级永磁、二次高梯度脉冲强磁，正负极材料的分离率≥98％，正极材料回收率高,提纯度高，工艺路径简便，能耗低，且无二次污染产生。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本

技术领域：

的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。当前第1页12

技术特征：

1.一种废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，包括如下步骤：

将废旧锂电池正负极材料进行还原性焙烧；

将经过还原性焙烧后的正负极材料进行破碎研磨；

将破碎研磨后的正负极材料压滤除杂后得到正负极混合物料；

对正负极混合物料进行两次磁选，分离提纯得到钴镍锰产品和石墨产品。

2.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，第一次磁选的磁场强度为2000～5000oe，第二次磁选的磁感应强度为10000gs～15000gs。

3.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，还原性焙烧的温度为850～1000℃，时间为2～5h。

4.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，还原性焙烧时加入生态活化剂，所述生态活化剂为纳米级石墨、颗粒层状石墨、生物稻壳炭、精制木炭、高纯度竹炭、高细度活性炭中的一种或多种组合。

5.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，还原性焙烧过程中在焙烧炉炉尾处填充稳定性气体。

6.如权利要求5所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，所述稳定性气体为氮气。

7.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，还原性焙烧后的正负极材料采用湿磨的方式进行破碎研磨；湿磨时正负极材料的浓度为45％～67％。

8.如权利要求1所述的废旧锂电池正负极材料分离方法，其特征在于，所述正负极混合物料的浓度为8％～20％。

9.一种实现权利要求1至8中任一项所述的废旧锂电池正负极材料分离方法的装置，其特征在于，包括依次连接的焙烧炉、卧式球磨机、压滤除杂装置和磁选装置；所述磁选装置包括ctn逆流型永磁机和脉冲式高梯度磁选机，所述ctn逆流型永磁机一端与所述压滤除杂装置连接，另一端与所述脉冲式高梯度磁选机连接。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述卧式球磨机采用的填充球为刚玉球或不锈钢球，直径为φ20cm、φ30cm、φ40cm、φ50cm中一种或多种组合。

技术总结

本发明提供一种废旧锂电池正负极材料分离方法，包括如下步骤：将废旧锂电池正负极材料进行还原性焙烧；将经过还原性焙烧后的正负极材料进行破碎研磨；将破碎研磨后的正负极材料压滤除杂后得到正负极混合物料；对正负极混合物料进行两次磁选，分离提纯得到钴镍锰产品和石墨产品。本发明还提供了该方法对应的装置。该方法及其装置的正极材料及石墨的回收率高,提纯度高，工艺路径简便，能耗低，且无二次污染产生，正负极分离率达到98％以上。

技术研发人员：付海能;刘苗华;刘茗

受保护的技术使用者：湖南凯地众能科技有限公司

技术研发日：2019.12.17

技术公布日：2020.05.08

声明：

“废旧锂电池正负极材料分离方法及其装置与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。

我是此专利(论文)的发明人(作者)