[发明专利]一种回收废旧锂离子电池粉中单质铜的方法和应用

说明书

本发明公开了一种回收废旧锂离子电池粉中单质铜的方法和应用，该方法包括以下步骤：将浓硫酸加入锂离子电池粉中进行熟化反应，加入水和还原剂进行水浸反应，固液分离，得到固相和金属液；向固相加水制浆，加入碱液调pH，得到第一石墨浆料；将第一石墨浆料进行分选，得到第二石墨浆料和单质铜粉。本发明利用浓硫酸炭化锂离子电池粉中的有机物，使有机物得到分解，即分解有机物包覆的活性物质、铜和铝，使得电池粉的活性物质从铜箔和铝箔中剥离，进一步还可活化电池粉中活性物质，增加水浸阶段电池粉的浸出率和减少铜的浸出率。

技术领域

本发明属于回收废旧电池技术领域，具体涉及一种回收废旧锂离子电池粉中单质铜的方法和应用。

背景技术

随着全球化石资源的日益紧缺和环境保护的迫切需求，发展电动汽车以减少资源消耗并降低环境污染正逐渐成为广泛的共识。近几年来，国家对电动车大力扶持，促使电动汽车的产量急剧上升。然而大量投入市场的电动汽车不可避免地会带来电池寿命终止后的回收问题，若不加以回收利用会造成严重的环境污染以及资源浪费。因此开展对废旧锂离子动力电池回收研究对中国实现循环经济和可持续发展具有深远意义。

目前在回收废旧锂电池需先对电池进行深度放电、破碎、物理分选等步骤。回收锂电池正极材料中铜的方法是先经过破碎再经过浮选回收Cu材料，但是由于电池粉正极材料中含有大量的粘结剂(丁苯橡胶、丙烯酸树脂、羧甲基纤维素钠等)，使得浮选法不能使Cu完全被分选出。

目前回收废旧锂电池中Cu常用的方法是，如有相关技术首先废旧锂电池进行第一级破碎，然后送入炭化炉炭化，第二级破碎，磁选，摩擦打散，铜铝分选机实现铜的分选，但是铜的回收率仅有95％，还有少部分的铜随正负极粉，进入湿法回收系统中。

目前湿法回收系统中回收铜的常用方法是铁粉置换和硫化氢除铜。还有相关技术在湿法系统中一次除铜采用铁粉置换除铜和二次除铜过程中加入硫化氢沉淀除铜。

若湿法回收系统中有大量的Cu进入到金属溶液中，会增加有价金属回收过程的工艺流程，在净化除铜过程中引入杂质元素。并且铁粉是一种易燃物质，硫化氢是一种有毒有害气体，是生产过程中一种不安全因素。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种回收废旧锂离子电池粉中单质铜的方法和应用，该方法利用浓硫酸炭化锂离子电池粉中的有机物，使有机物得到分解，即分解有机物包覆的活性物质、铜和铝，使得电池粉的活性物质从铜箔和铝箔中剥离，进一步还可活化电池粉中活性物质，增加水浸阶段电池粉的浸出率和减少铜的浸出率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种回收废旧锂离子电池粉中单质铜的方法，包括以下步骤：

(1)将浓硫酸加入锂离子电池粉中进行熟化反应，加入水和还原剂进行水浸反应，固液分离，得到固相和金属液；

(2)向所述固相加水制浆，加入碱液调pH，得到第一石墨浆料；

(3)将所述第一石墨浆料进行分选，得到第二石墨浆料和单质铜粉。

优选地，还包括将所述第二石墨浆料进行固液分离，得到第二石墨渣和循环碱液。

进一步优选地，所述循环碱液可以用固相制浆、冲洗分选中的第一石墨浆料。

优选地，步骤(1)中，所述锂离子电池粉采用废旧锂离子电池进行放电、粉碎、筛选得到；所述废旧锂离子电池为废旧镍钴锰酸锂电池。

优选地，步骤(1)中，所述浓硫酸中硫酸和锂离子电池粉中镍钴锰金属的摩尔比为(1～1.5):1。

优选地，步骤(1)中，所述浓硫酸的质量浓度为70-90％。

优选地，步骤(1)中，所述浓硫酸的浓度为6-10mol/L。