全链条一体化电池定向循环回收有价金属的方法及焙烧装置与流程

本公开属于锂电池，具体而言，涉及全链条一体化电池定向循环回收有价金属的方法及焙烧装置。

背景技术：

1、在新能源汽车快速发展的背景下，锂离子电池因其电压高、比容量大、寿命长且无记忆效应等显著优点被广泛使用。锂金属作为锂离子电池不可或缺的一部分受到众人的重视。目前，锂资源供不应求，价格飞速上涨，锂资源开发迫在眉睫。除了从盐湖或者锂矿中提取锂资源外，废旧锂电池也是一座“锂矿”。废旧锂电池中锂含量可高达5％～7％，远高于自然界中的锂。随着新能源汽车的快速发展，对锂的需求量逐年增高，通过回收废旧电池中的锂，并实现锂资源的定向循环，重新进入电池端，建设“全链条一体化产业园”成为目前多数锂电正极材料生产厂家降本增效的首要选择。

2、目前，多采用湿法浸出的方式来进行锂资源的回收，整体上采用酸浸、分离提纯、萃取等工艺。但这一方式试剂消耗大、工艺流程长，容易造成环境污染，且酸浸出法的选择性较弱，正极材料中的其他金属，如镍、钴、锰、等与锂同步浸出，难以深度分离。中国专利cn112374511a将废旧锂离子电池正极材料进行酸浸处理，随后进行多级萃取，得到含锂的萃取液和镍钴锰反萃液，在萃取过程中不可避免地会使锂进入反萃相，降低锂回收率。有研究者通过优化前处理的步骤，对废旧正极材料进行还原焙烧，实现前端提锂，减少锂的损失，使得锂回收率超过90％。但是，基于还原焙烧工艺的提锂方法锂的回收率难以进一步提高。

3、鉴于此，特提出本公开。

技术实现思路

1、本公开的目的包括提供一种全链条一体化电池定向循环回收有价金属的方法及焙烧装置，旨在进一步提高锂回收率。

2、为了实现本公开的上述目的，可采用以下技术方案：

3、本公开的提供的方案包括提供一种全链条一体化电池定向循环回收有价金属的方法，包括以下步骤：将废旧锂电池正极材料和还原剂的混合物进行还原焙烧；

4、其中，还原焙烧的过程是在具有多个加热段的炉体中进行，相邻的两个加热段之间均设置有磁吸段，在焙烧过程中使镍钴附着在磁吸段。

5、在本公开的一些实施方式中，每个磁吸段上均设置有强磁体和超声发生器，以利用超声发生器进行超声振荡，利用强磁体对镍钴产生磁吸作用；

6、其中，强磁体的磁通量为8000gs-15000gs。

7、在本公开的一些实施方式中，间歇性开启超声发生器，每次开启时间为15min-30min，间隔时间为20min-40min，超声频率为25khz-50khz。

8、在本公开的一些实施方式中，炉体倾斜设置，在焙烧过程中使待焙烧物料依次经过各加热段和磁吸段，每个加热段与输送方向相邻的磁吸段之间均设置有隔板开关。

9、在本公开的一些实施方式中，每段磁吸段与加热段的长度比为0.2-0.5:1，控制物料在每一个加热段的停留为30min-60min。

10、在本公开的一些实施方式中，炉体为回转窑。

11、在本公开的一些实施方式中，加热段和磁吸段与水平面夹角为1°-10°。

12、在本公开的一些实施方式中，加热段为2个-5个，且在靠近炉体出料端的加热段与出料口之间还设置有一个磁吸段。

13、在本公开的一些实施方式中，在还原焙烧的过程中，控制焙烧温度为500℃-700℃，焙烧时间为3h-8h。

14、在本公开的一些实施方式中，焙烧气氛为非氧化性气氛。

15、在本公开的一些实施方式中，非氧化性气氛选自氮气、氩气和氢气中的至少一种。

16、在本公开的一些实施方式中，非氧化性气氛的流量为10ml/min-200ml/min。

17、在本公开的一些实施方式中，废旧锂电池正极材料和还原剂的质量比为3-4:1。

18、在本公开的一些实施方式中，废旧锂电池正极材料和还原剂的混合物为混合粉末。

19、在本公开的一些实施方式中，将废旧锂电池正极材料和还原剂进行球磨得到混合粉末。

20、在本公开的一些实施方式中，控制球磨时间为30min-150min，球料比为1-50:1。

21、在本公开的一些实施方式中，还原剂为无机碳。

22、在本公开的一些实施方式中，无机碳选自竹炭、秸秆炭、木炭、石墨和炭黑中的至少一种。

23、在本公开的一些实施方式中，还包括：将还原焙烧后得到的固体产物进行水浸得到富锂溶液和水浸渣。

24、在本公开的一些实施方式中，水浸的过程包括：将还原焙烧后得到的固体产物和水混合，通入二氧化碳反应，之后进行固液分离得到富锂溶液和水浸渣。

25、在本公开的一些实施方式中，二氧化碳通入时间为30min-120min。

26、在本公开的一些实施方式中，1g固体产物对应水用量为5ml-20ml，二氧化碳流量为100ml/min-1000ml/min。

27、在本公开的一些实施方式中，还包括：收集还原焙烧的过程中在磁吸段附着的磁吸粉末，将磁吸粉末和水浸渣混合利用无机酸和氧化剂进行酸浸，得到镍钴锰溶液。

28、在本公开的一些实施方式中，酸浸时控制固液比为1:3-10，浸出时间为1h-10h。

29、在本公开的一些实施方式中，氧化剂选自空气、氧气和过氧化氢中的至少一种。

30、在本公开的一些实施方式中，氧化剂为过氧化氢水溶液，控制过氧化氢水溶液与酸浸渣的质量比为10-15:100，过氧化氢水溶液的质量分数为20％-50％。

31、在本公开的一些实施方式中，无机酸选自h2so4、hcl和hno3中的至少一种。

32、在本公开的一些实施方式中，无机酸在酸浸液中的浓度为0.5mol/l-4mol/l，无机酸的用量与镍钴锰元素总量的摩尔比为1-1.1:1。

33、本公开的提供的方案还包括提供一种焙烧装置，包括炉体，炉体具有多个加热段，相邻的两个加热段之间均设置有磁吸段，以使在焙烧过程中使镍钴附着在磁吸段。

34、在本公开的一些实施方式中，每个磁吸段上均设置有强磁体和超声发生器，以利用超声发生器进行超声振荡，利用强磁体对镍钴产生磁吸作用；其中，强磁体的磁通量为8000gs-15000gs。

35、在本公开的一些实施方式中，炉体倾斜设置，以使待焙烧物料依次经过各加热段和磁吸段，每个加热段与输送方向相邻的磁吸段之间均设置有隔板开关。

36、在本公开的一些实施方式中，每段磁吸段与加热段的长度比为0.2-0.5:1。

37、在本公开的一些实施方式中，炉体为回转窑。

38、在本公开的一些实施方式中，加热段和磁吸段与水平面夹角为1°-10°。

39、在本公开的一些实施方式中，加热段为2个-5个，且在靠近炉体出料端的加热段与出料口之间还设置有一个磁吸段。

40、通过改进焙烧设备的结构，形成多个加热段，在相邻的两个加热段之间均设置有磁吸段，进而废旧锂电池正极材料与还原剂在改进的焙烧设备中进行还原焙烧时，可通过磁吸段使镍钴在磁吸作用下附着在磁吸段，能够使得包裹在废旧正极材料表面的镍钴脱落，从而使得正极材料暴露更加充分，提高了还原焙烧的效率，并使得锂元素能够完全地被置换出来，提高了锂的回收率。