【7A文】董子薇-固废

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1、【MeiWei81-优质实用版文档】南昌航空大学2015-2016学年第二学期固体废物处理与资源化课程小论文班级：学号：姓名：2016年6月10日【MeiWei81-优质实用版文档】【MeiWei81-优质实用版文档】废旧锂离子电池处理及资源化摘要：研究了从废锂电池正极材料中分离富集铝金属及钴酸锂粉末的有机溶剂溶解、高温分解及破碎筛分法等主要工艺，并探讨了它们的优缺点，为废锂电池回收处理企业选择合适的回收方法提供参考。关键词：废锂电池；破碎；分解；分离富集；溶解通常，废弃锂离子电池中含钴、锂、镍分别为5%～15%、2%～7%、0.5%～2%，还有Cu、Al、F

2、e等金属元素。特别是我国钴资源极为缺乏，而锂离子电池中钴的质量分数可以达到15%（钴含量是伴生钴矿含量的850倍左右），远高于钴矿山的品位，且原料相对集中。此外，作为正负极集流体的铝箔和铜箔也是非常有回收价值的。因此，废锂电池及其废料的回收处理不仅可以缓解钴、锂等资源短缺、保护生态环境，也是节约资源的有效途径。1锂电池概述锂离子电池材料主要包括正极材料、负极材料、隔离膜、电解液、铝铂、铜箔、粘结剂等。其中正极材料占全部成本的33%左右，负极材料占比10%；电解液和隔膜分别占成本的12%和30%左右。而锂离子电池中需要重点回收的钴和锂恰好主要集中在正极材料钴锂膜

3、上。钴锂膜的主要成分是含锂复合物的活性物质、导电乙炔黑、铝箔集流体和PVDF（聚偏氟乙烯）粘接剂[1]。2锂电池回收现状长期以来，未对大量废弃的锂离子电池进行特殊处理，其主要进入城乡生活垃圾，并伴随城乡生活垃圾的处理与处置而进入填埋场。目前我国尚未建立一个完善有效的回收网络和体系，是造成废旧锂电池回收处理难的一个主要原因。3废锂电池处理技术3.1物理方法物理方法主要有机械破碎浮选法和研磨法。3.1.1破碎浮选法对完整的废锂离子电池直接进行破碎、分选，获得电极材料粉末。对电极材料粉末热处理去除有机粘结剂，最后根据电极材料粉末中钴酸锂和石墨表面亲水性的差异，通过浮

4、选分离回收锂化合物粉体。这种方法锂、钴的回收率较高，工艺简单。但是由于各种物质全部被破碎，对铁、铜、铝及隔膜的分离回收造成了困难。无法保证钴酸锂的电化学性能仍需后续的精制处理。王仁琪[2]等研究了用浮选法回收废锂离子电池中的金属材料铝箔、铜箔和锂钴氧化物颗粒等一系列再生利用工艺流程。首先，用立式剪碎机等器材对废锂离子电池分级，破碎和分选后得到轻产品(阳极和阴极隔离材料)、金属产品(铝和铜等)和电极材料(锂钴氧化物和石墨混合粉末)。在马弗炉中773K温度下热处理电极材料，然后用浮选法分离锂钴氧化物和石墨。在浮选前，锂钴氧化物与石墨混合粉末中，锂钴氧化物质量含量为

5、70%，石墨质量含量为30%，锂钴氧化物回收率为97%。在最佳浮选条件下(捕收剂煤油用量0.2kg/t，起泡剂MIBC用量0.14kg/t，矿浆固体浓度10%，浮选时间10min)，能有效分离锂钴氧化物-石墨混合粉末，从废锂离子电池中浮选回收锂钴氧化产品，其中锂和钴含量高于93%，锂和钴的回收率为92%。该法主要是将锂钴氧化物的品位和回收率都提高到90%以上。3.1.2机械研磨法[3]利用机械研磨产生的热能促使电极材料与磨料发生反应，从而使电极材料中原本粘结在集流体上的锂化合物转化为盐类。例如使用行星球磨机，将钴酸锂材【MeiWei81-优质实用版文档】【Me

6、iWei81-优质实用版文档】料与聚氯乙烯（PVC）共同研磨发生反应，生成氯化锂钴和氯化锂，然后用水将反应生成氯盐从产物中分离回收。机械研磨法成本高，易造成钴的损失及铝箔的回收困难。3．2火法冶金火法冶金又称焚烧法或者干法，是通过高温焚烧分解去除起粘结作用的有机物，以实现锂电池组成材料的分离。同时可使锂电池中的金属及其化合物氧化还原并分解，以蒸汽形式挥发，而后用冷凝等方法收集。这种方法反应速度快，效率高；对原料的组分要求不高，适合处理较复杂的电池。但对设备要求高；存在废气等环境问题，需要增加净化回收设备,处理成本高。3．3湿法冶金湿法冶金方法是对锂电池进行破碎

7、分选－溶解浸出－分离回收的处理过程。其中溶解浸出分为酸直接浸出和碱转化后酸浸。3.3.1酸直接浸出将经过第一步处理后获得的电极材料用酸溶解浸出。电极材料中的重要物质LiNiGCo（I-G）O2溶于还原性酸HNO3、HCl中。但在此过程中随着三价钴镍被还原为CO2+、Ni2+，会产生Cl2等污染物使得工作条件恶化。为此普遍采用在H2SO4溶液中加入还原剂H2O2或Na2S2O3做为浸出溶液，以避免有毒有害物质的产生，并使溶解率提高到99.5%，且反应速率快。徐筱群，满瑞林等人[4]通过草酸沉钴得到的草酸钴与标准样品的红外光谱进行对比，产品在680cm−1位置出现

8、了裂峰，可能与草酸钴的晶型结构有关，其