采用焙燒—浮選法從廢舊鋰電池中回收鈷酸鋰研究.pdf

1、廢舊鋰電池由正極、負(fù)極、電解液、隔膜、金屬外殼及電流集等部分組成,由于鋰離子電池的優(yōu)越性能,目前正越來越多地應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、航空航天等高端領(lǐng)域。與此同時(shí),由于其巨大的消費(fèi)量與前所未有的更新速度,廢舊鋰電池引發(fā)的問題越來越嚴(yán)重,由此造成的環(huán)境污染事故也層出不窮;目前,從廢舊鋰電池中回收貴重金屬及有用物質(zhì)正得到充分重視,不僅能節(jié)約成本,而且能對(duì)廢棄物質(zhì)進(jìn)行再回收利用,達(dá)到資源的綜合利用;
　　鈷酸鋰是鋰離子電池正極材料的主要組

2、成成份,具有優(yōu)良的放電容量、充放電可逆性和充放電效率等特點(diǎn),具有非常高的回收利用價(jià)值。采用焙燒-浮選法從廢舊鋰電池中回收鋰離子電池中的鈷酸鋰物質(zhì),其主要工藝包括破碎工藝、篩分工藝、焙燒工藝和浮選工藝。
　　破碎工藝中,采用濕法沖擊式破碎機(jī)對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行破碎,破碎的影響因素主要有破碎量、破碎時(shí)間與給水量;利用Design-experts正交設(shè)計(jì)軟件對(duì)破碎工藝中因素水平進(jìn)行正交分析,通過研究在不同破碎條件下鋰離子電池的粒度分布規(guī)律,

3、正交實(shí)驗(yàn)中破碎機(jī)的破碎時(shí)間選定為20s~60s;給水量選定為400L/h~600L/h;給料量為1～3塊。
　　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)破碎量n=2塊;破碎時(shí)間t=40s;水量Q=600L/h時(shí)達(dá)到最佳工藝條件,優(yōu)化組合的可信度為96％以上,顯示工藝有良好的分選參數(shù)控制范圍;
　　篩分工藝過程中,利用標(biāo)準(zhǔn)套篩+2mm,-2mm+1mm,-1mm+0.5mm,-0.5mm+0.25mm,-0.25mm+0.125mm,-0.125

4、mm+0.075mm分別對(duì)破碎后的鋰電池產(chǎn)物進(jìn)行篩分,得出顆粒物質(zhì)在不同粒徑范圍內(nèi)的粒度分布與解離分布,分析金屬物質(zhì)如鈷,鋰有碳素材料的各粒級(jí)的分布情況及規(guī)律。利用SEM,XRD,EDS分別對(duì)粒徑范圍分別在-0.25+0.125mm、-0.125+0.075mm及-0.075mm三個(gè)粒徑級(jí)別進(jìn)行研究,結(jié)果表明,鈷酸鋰粉末和C元素確實(shí)富集在-0.25mm下各粒級(jí)中,這兩者的含量超過90%以上,僅有少量的Cu、Al粉進(jìn)入到-0.25mm粒級(jí)

5、產(chǎn)物中。
　　廢舊鋰離子電池經(jīng)破碎篩分后,鈷酸鋰物質(zhì)主要聚集于-0.25mm的粉末顆粒中,由于鈷酸鋰和石墨顆粒表面均覆蓋有PVDF粘結(jié)劑,從而使浮選碳素材料時(shí),鈷酸鋰會(huì)隨著一起上浮,達(dá)不到預(yù)期浮選效果,所以應(yīng)對(duì)鈷酸鋰物質(zhì)進(jìn)行焙燒處理,由熱重曲線分析得出,當(dāng)焙燒溫度達(dá)到660℃,并恒溫2小時(shí),能使黑色粉末中的PVDF粘結(jié)劑在高溫下脫除,從而有利于后續(xù)鈷酸鋰與碳素材料的浮選。
　　浮選工藝過程中,主要的影響因素有料漿濃度、捕收劑

6、用量和起泡劑用量,料漿pH值、藥劑用量、充氣和攪拌、浮選時(shí)間和水質(zhì),其中料漿濃度、捕收劑與起泡劑用量起主要作用;利用Design-experts對(duì)料漿濃度、捕收劑及起泡劑進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),料漿濃度選取為4%～12%,捕收劑與起泡劑用量分別選取0.2kg/t~3.2kg/t與0.07kg/t~0.21kg/t。結(jié)果顯示料漿濃度在浮選過程中為顯著性影響因素。
　　經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)分析得出:料漿濃度為10%,捕收劑用量0.2kg/t,起泡劑用量0