本發(fā)明屬于廢舊鋰電池回收，涉及一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法。

背景技術(shù)：

1、鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新能源汽車行業(yè)迅猛擴(kuò)張，鋰電池的用量也大幅增加。隨著鋰電池用量的增加同時也產(chǎn)生了大量廢舊鋰電池，如果這些廢舊的鋰電池不能安全有效的處理，必然會給環(huán)境帶來極大的污染，危害人類的生命安全。鋰電池正極材料一般為鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰等，這些鋰、鎳、鈷、錳金屬屬于貴金屬，如果可以回收再利用，必然能夠帶來巨大利潤。

2、目前，針對廢舊鋰電池中有價金屬的回收方法主要有干法回收和濕法回收兩種。干法回收是指不通過溶液等媒介，直接實現(xiàn)材料或有價金屬的回收，主要使用的方法有物理分選法和高溫?zé)峤夥?。濕法回收工藝是將廢棄電池破碎后溶解，然后利用合適的化學(xué)試劑，選擇性分離浸出溶液中的金屬元素，產(chǎn)出高品位的鈷金屬或碳酸鋰等，直接進(jìn)行回收。濕法回收處理比較適合回收化學(xué)組成相對單一的廢舊鋰離子電池，其設(shè)備投資成本較低，適合中小規(guī)模廢舊鋰離子電池的回收。因此，該方法目前使用也比較廣泛。這兩種方法都存在回收能耗低、工序繁瑣，分離消耗大、對環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有廢舊鋰電池回收能耗低、工序繁瑣，分離消耗大、對環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，提供一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法。

2、為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于包括如下步驟：

4、（1）將煤矸石置于球磨機(jī)內(nèi)球磨（球磨5~10h）、過濾得到0.5~1μm的煤矸石顆粒，烘干備用（烘干溫度為50~80℃，時間為240~380min）；

5、（2）將廢舊鋰電池進(jìn)行放電處理，直至失活，然后將失活的無電廢舊鋰電池拆解、收集正極材料置于烘箱進(jìn)行干燥（55-65℃干燥8-12h）；

6、（3）將正極材料浸泡在堿性溶液中，浸泡12~24h后過濾得到活性固體粉末；繼續(xù)將活性固體粉末浸泡在酸性溶液中，浸泡12~24h后過濾得到含有有價金屬離子的浸出液（利用icp-oes測試溶液中有價金屬的濃度）；

7、（4）向浸出液中加入煤矸石顆粒，充分?jǐn)嚢?~15h，過濾得到負(fù)載有價金屬離子的煤矸石吸附載體；

8、（5）將煤矸石吸附載體置于硝酸和過氧化氫的混合液中浸泡，得到富有有價金屬離子（ni+、co2+、mn2+）的脫附液，并測試其含量。

9、進(jìn)一步，所述煤矸石為山西產(chǎn)或新疆產(chǎn)煤矸石。

10、進(jìn)一步，所述廢舊鋰電池為億維鋰能生產(chǎn)的18650型號三元鋰廢舊電池。

11、進(jìn)一步，放電處理的方法為：將廢舊電池置于質(zhì)量濃度2~5%?nacl水溶液中放電24h或自短路放電直至無電狀態(tài)。

12、進(jìn)一步，所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣等中的任意一種。

13、進(jìn)一步，所述堿洗溶液中浸泡的溫度為50~70℃，ph?為8~11。

14、進(jìn)一步，所述酸性溶液為硝酸、硫酸、鹽酸、冰醋酸中的任意一種。

15、進(jìn)一步，所述酸性溶液中浸泡的溫度為50~70℃，ph?為2~6。

16、進(jìn)一步，所述正極材料與煤矸石顆粒的質(zhì)量比為1：3~8。

17、進(jìn)一步，所述過氧化氫占硝酸的體積分?jǐn)?shù)為10~15%。

18、本發(fā)明利用煤矸石具有獨特片狀結(jié)構(gòu)的多種活性組分，表面存在大量吸附位點和羥基官能團(tuán)，通過球磨可以得到豐富的孔道和較高的比表面積，利用煤矸石表面的微米級孔徑和吸附位點吸附廢舊電池中有價金屬，先通過堿性溶液除去廢舊電池表面的鋁質(zhì)材料，再經(jīng)過酸性溶液將廢舊電池中有價金屬溶解并經(jīng)過煤矸石吸附、富集，分離等步驟得到有價金屬混合溶液。

19、本發(fā)明的有益效果：

20、1.?本發(fā)明采用煤礦開采中產(chǎn)生的副產(chǎn)品煤矸石，利用煤矸石表面具有氫基、羥基等活性位點，可以作為吸附劑回收廢舊電池有價金屬，既解決了煤矸石帶來的環(huán)境污染問題，又可為廢舊電池回收提供新方法，使其具有商業(yè)價值，可謂一舉兩得（同時解決兩種污染環(huán)境的物質(zhì)），為廢舊電池回收行業(yè)提供一種可行性方法；

21、2.本回收方法簡單、高效、可控，對環(huán)境友好，成本低，在大規(guī)?；厥諒U舊電池中優(yōu)勢明顯；經(jīng)過icp-oes(電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀)測試證實廢舊電池中有價金屬離子回收高效（鎳的回收率≥70.8%，鈷的回收率≥71.2%，錳的回收率≥60.2%）、可反復(fù)使用。

技術(shù)特征：

1.一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述煤矸石為山西產(chǎn)或新疆產(chǎn)煤矸石。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述廢舊鋰電池為億維鋰能生產(chǎn)的18650型號三元鋰廢舊電池。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：放電處理的方法為：將廢舊電池置于質(zhì)量濃度2~5%?nacl水溶液中放電24h或自短路放電直至無電狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氫氧化鈣中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述堿洗溶液中浸泡的溫度為50~70℃，ph?為8~11。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述酸性溶液為硝酸、硫酸、鹽酸、冰醋酸中的任意一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述酸性溶液中浸泡的溫度為50~70℃，ph?為2~6。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述正極材料與煤矸石顆粒的質(zhì)量比為1：3~8。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：所述過氧化氫占硝酸的體積分?jǐn)?shù)為10~15%。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用煤矸石回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于：（1）將煤矸石球磨、過濾得到0.5~1μm的煤矸石顆粒，烘干；（2）將廢舊鋰電池進(jìn)行放電，直至失活，拆解、收集正極材料進(jìn)行干燥；（3）將正極材料浸泡在堿性溶液中，浸泡后過濾；繼續(xù)浸泡在酸性溶液中，浸泡后過濾得含有有價金屬離子的浸出液；（4）加入煤矸石顆粒，攪拌，過濾得負(fù)載有價金屬離子的煤矸石吸附載體；（5）將煤矸石吸附載體置于硝酸和過氧化氫的混合液中浸泡，得富有有價金屬離子的脫附液。本發(fā)明優(yōu)點：利用煤矸石作為吸附劑回收廢舊電池有價金屬，鎳回收率≥70.8%，鈷回收率≥71.2%，錳回收率≥60.2%、對環(huán)境友好，成本低，可反復(fù)使用。

技術(shù)研發(fā)人員：房樹清,張正義,彭小波,石麗芬,王田禾,曹欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建材玻璃新材料研究院集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19