应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法与流程

1.本公开属于锂电池回收技术领域，具体而言，涉及应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法。


背景技术：

2.由于化石能源为非可再生能源，并且其燃烧会带来全球变暖问题，这促使人类大力开发新型可再生能源，但这些新型能源大多无法储存并且不稳定，需要通过储能介质过渡。锂电池是目前应用最广泛的储能介质，伴随着锂电池的大规模使用，在消耗大量的锂资源同时产生了大量废旧锂电池。
3.目前开发的火法冶金直接处理废旧锂电池的工艺，不需要对电池进行深度预处理并且对化学试剂的消耗较低，已经受到广泛关注。这个工艺中废旧锂电池经过超高温处理后形成合金相和含锂炉渣，目前只回收了其中的合金相，含锂炉渣成为了废弃物。研究表明，含锂炉渣中的锂含量与锂矿石中的锂含量接近，因此从炉渣中提取锂具有潜在的经济价值。
4.目前，处理废旧锂电池火法炉渣的方法中，多使用酸碱(硫酸、盐酸、氢氧化钠)进行焙烧水浸，但在浸出过程中会形成硅酸和氢氧化铝凝胶，导致浸出过程速率缓慢。若提高焙烧温度，虽然可解决浸取速率慢的问题，但是锂的回收率会明显下降。
5.因此，开发一种环保型的高效回收废旧锂电池火法炉渣的方法，是目前亟需解决的技术问题。
6.鉴于此，特提出本公开。


技术实现要素：

7.本公开的目的包括提供应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，旨在提供一种环保且高效的方法回收火法炉渣。
8.为了实现本公开的上述目的，可采用以下技术方案：
9.本公开的提供的方案包括提供一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括：将火法炉渣与焙烧剂和阳离子交换剂形成的混合物进行热处理，然后将热处理后的物料进行浸取；
10.其中，焙烧剂为两种以上的氯化物形成混合无机盐，焙烧剂的熔点为190℃-230℃，焙烧剂的分解温度大于700℃，热处理的处理温度大于焙烧剂的熔点且小于焙烧剂的分解温度。
11.在本公开的一些实施方式中，焙烧剂包括氯化钠、氯化钾和氯化锌。
12.在本公开的一些实施方式中，按质量百分比计，焙烧剂包括氯化钠1％-70％、氯化钾1％-70％和氯化锌1％-75％。
13.在本公开的一些实施方式中，按质量百分比计，焙烧剂包括氯化钠7％-11％、氯化
钾15％-32％和氯化锌61％-75％。
14.在本公开的一些实施方式中，焙烧剂中的阴离子和火法炉渣中的锂离子的摩尔比为(1-10):1。
15.在本公开的一些实施方式中，焙烧剂中的阴离子和火法炉渣中的锂离子的摩尔比为(7-8):1。
16.在本公开的一些实施方式中，阳离子交换剂选自2-丙烯酸与二乙烯基苯的聚合物、乙磺酸和苯乙烯系阳离子交换树脂中的至少一种。
17.在本公开的一些实施方式中，苯乙烯系阳离子交换树脂包括阳离子交换树脂ir120和阳离子交换树脂ir200。
18.在本公开的一些实施方式中，阳离子交换剂和火法炉渣与焙烧剂的混合粉料的质量比为1:5-10。
19.在本公开的一些实施方式中，阳离子交换剂和火法炉渣的质量比为1:7-8。
20.在本公开的一些实施方式中，热处理是进行微波加热处理。
21.在本公开的一些实施方式中，微波加热处理的加热温度为210℃-230℃，处理时间为15min-30min。
22.在本公开的一些实施方式中，在热处理完成之后进行研磨并筛分，将筛分得到的筛下物进行水浸提锂，之后固液分离。
23.在本公开的一些实施方式中，水浸提锂的过程中，控制水浸的液固质量比为5-50:1。
24.在本公开的一些实施方式中，水浸提锂是在25℃-80℃的条件下进行。
25.在本公开的一些实施方式中，水浸提锂的浸取时间为15min-60min。
26.在本公开的一些实施方式中，水浸提锂的过程采用搅拌辅助，控制搅拌速率为150r/min-400r/min。
27.在本公开的一些实施方式中，筛下物的粒径小于200目。
28.在本公开的一些实施方式中，在水浸提锂完成之后，将浸出液静置或冷却至室温，然后真空抽滤，以使浸出液中的滤液和滤渣分开。
29.在本公开的一些实施方式中，混合物的制备过程包括：先将火法炉渣破碎后得到炉渣粉料，将炉渣粉料与焙烧剂混合研磨，之后再与阳离子交换剂混合。
30.利用两种以上的氯化物形成混合无机盐作为焙烧剂，将火法炉渣与焙烧剂和阳离子交换剂混合热处理，在高温的作用下可以活化火法炉渣中的硅酸盐结构，当硅酸盐与焙烧剂形成的熔盐混合时，在化学位梯度的驱动下，离子会发生扩散作用，大半径的阳离子能够将小半径阳离子从晶格中交换出来；加入阳离子交换剂进行催化，通过阳离子交换剂的吸附和解吸作用进行物质的分离或富集促进离子交换，在此条件下锂离子从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐相，从而便于进一步通过浸取将锂回收利用。该方法锂离子转换率高，工艺简单，易于工业化生产；过程中无需使用强酸强碱，减少了酸碱消耗，并且不会在过程中产生酸碱废气，降低了环保处理成本，是一种绿色的、环境友好的回收工艺。
附图说明
31.为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
32.图1为本公开的第一工艺流程图；
33.图2为本公开的第二工艺流程图。
具体实施方式
34.下面将结合实施例对本公开的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本公开，而不应视为限制本公开的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
35.在本公开中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
36.火法炉渣是指火法冶金直接处理废旧锂电池之后得到的含锂炉渣，炉渣中的si、al和o等元素，会与li生成稳定的、不可溶的硅酸盐结构，如何将硅酸盐中的锂转化成可浸出性的锂盐是炉渣提锂的关键技术。
37.如图1所示，本公开实施例提供一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括：将火法炉渣与焙烧剂和阳离子交换剂形成的混合物进行热处理，然后将热处理后的物料进行浸取；其中，焙烧剂为两种以上的氯化物形成混合无机盐，焙烧剂的熔点为190℃-230℃，焙烧剂的分解温度大于700℃；热处理的处理温度大于焙烧剂的熔点且小于焙烧剂的分解温度。
38.需要说明的是，焙烧剂采用混合无机盐，在高温条件下产生熔盐，其离子熔体同水溶液一样也是一种溶剂，具体而言是一种不含水的高温熔剂。在高温的作用下可以活化火法炉渣中的硅酸盐结构，当硅酸盐与熔盐混合时，在化学位梯度的驱动下，离子会发生扩散作用，大半径的阳离子能够将小半径阳离子从晶格中交换出来。此外，熔盐中阳离子半径与硅酸盐中的阳离子半径相近时，容易产生类质同象现象，即两种离子之间能够相互交换。通过盐类熔融形成的熔盐体，其主要特点是熔化时解离为离子，正负离子靠库仑力互相作用，所以可用作高温下的反应介子，使固相的炉渣在离子熔体中发生离子交换，而阳离子交换剂可以在熔盐中分离和富集阳离子。由于阳离子交换剂也是不熔的，相当于离子能自由扩散到阳离子交换剂体内，进入阳离子交换剂的显微孔中与内部的交换基团反应，使熔盐后硅酸盐中的锂离子能够与焙烧剂中的阳离子发生交换。因此，加入阳离子交换剂催化，通过阳离子交换剂的吸附和解吸作用进行物质的分离或富集促进离子交换，锂离子可以从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐相，便于通过浸取的方式进行锂回收。
39.具体地，焙烧剂可以是采用多种混合无机盐，熔点可以为190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃等，略小于热处理的温度；分解温度大于700℃，如可以为800℃左右。
40.请参照图2，本公开实施例提供的提锂方法，具体而言，可以包括以下步骤：
41.s1、混料
42.将火法炉渣、焙烧剂和阳离子交换剂混合得到混合物，备用。
43.在一些实施方式中，焙烧剂包括氯化钠(nacl)、氯化钾(kcl)和氯化锌(zncl2)，采用三种无机盐形成的混合无机盐作为焙烧剂，是一种低熔点、高分解温度的三元混合无机盐，有利于进一步提高离子交换的效率。
44.在一些实施方式中，按质量百分比计，焙烧剂包括氯化钠1％-70％、氯化钾1％-70％和氯化锌1％-75％。优选地，按质量百分比计，焙烧剂包括氯化钠7％-11％、氯化钾15％-32％和氯化锌61％-75％。通过对焙烧剂中各组分的用量进行优化，有利于提高锂离子的回收率。
45.具体地，焙烧剂中氯化钠的质量百分比可以为1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％等；氯化钾的质量百分比可以为1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％等；氯化锌的质量百分比可以为1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％等；氯化钠(nacl)、氯化钾(kcl)和氯化锌(zncl2)的总量为100％。
46.在一些实施方式中，焙烧剂中的阴离子和火法炉渣中的锂离子的摩尔比为(1-10):1，优选为(7-8):1。通过优化焙烧剂的用量以提高锂的回收率。具体地，焙烧剂中的阴离子和火法炉渣中的锂离子的摩尔比可以为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1等。
47.在一些实施方式中，阳离子交换剂选自2-丙烯酸与二乙烯基苯的聚合物、乙磺酸和苯乙烯系阳离子交换树脂中的至少一种，其中，苯乙烯系阳离子交换树脂包括阳离子交换树脂ir120和阳离子交换树脂ir200，可以以上任意一种或几种。以上几种阳离子交换剂均为市购原料，通过对阳离子交换剂进行优化有利于进一步提高锂的回收率。
48.在一些实施方式中，阳离子交换剂和炉渣与焙烧剂的混合粉料的质量比为1:5-10，优选为1:7-8。通过对阳离子交换剂的用量进行优化，以促进锂离子可以从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐相，提高锂的回收率。
49.具体地，阳离子交换剂和炉渣与焙烧剂的混合粉料的质量比可以为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10等。
50.在一些实施例中，混合物的制备过程包括：先将火法炉渣破碎后得到炉渣粉料，将炉渣粉料与焙烧剂混合研磨，之后再与阳离子交换剂混合。通过控制混合步骤，以提高混合物的均匀性。
51.具体地，破碎的方式不限，可以是采用刀片式粉碎机进行大块炉渣破碎。混合研磨可以采用一般的研磨机进行，研磨至无颗粒感出现，大致为80目-150目。
52.s2、热处理
53.在一些实施方式中，热处理可以采用微波加热处理的方式进行，但不限于此。
54.需要说明的是，通过微波处理，使分子来回转动，与周围分子相互碰撞摩擦，分子的总能量增加，使物料温度急剧上升，进一步加快锂离子与熔盐中的阴离子反应生成可溶性的盐，使锂离子从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐相，从而通过水浸将锂提出回收利用，该方法有效解决了炉渣中包含未被还原的锂的回收利用，避免了资源的浪费。
55.在一些实施方式中，微波加热处理的加热温度为210℃-230℃，处理时间为15min-30min。微波加热处理可以采用一般的微波炉进行操作，加热温度可以为210℃、215℃、220
℃、225℃、230℃等，处理时间可以为15min、20min、25min、30min等。
56.s3、研磨筛分
57.在热处理完成之后，将物料冷却进行二次研磨并筛分，以更细的粒径进入浸取环节，提高浸取的效果。
58.具体地，二次研磨可以是采用一般的研磨机进行操作，筛分可以采用圆振筛，筛网目数为200目，得到粒径小于200目的筛下物用于水浸提锂。筛上物可以再次研磨后过筛，粒径满足要求后也可以用于后续的浸取过程。
59.s4、浸取
60.浸取的方式不限，可以为水浸提锂的方式。在实际操作过程中，将筛分得到的筛下物进行水浸提锂，之后固液分离。
61.在一些实施方式中，水浸提锂的过程中，控制水浸的液固质量比为5-50:1，水浸温度为25℃-80℃，浸取时间为15min-60min。通过进一步优化水浸提锂的参数，以提高锂的提取率。
62.具体地，液固质量比可以为5:1、10:1、20:1、30:1、40:1、50:1等；水浸温度可以为25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃等，浸取时间可以为15min、20min、30min、40min、50min、60min等。
63.在一些实施方式中，水浸提锂的过程采用搅拌辅助，控制搅拌速率为150r/min-400r/min，通过搅拌辅助可以加速提锂的过程，有利于提高锂的提取率。具体地，搅拌速率可以为150r/min、200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min等。
64.在一些实施方式中，在水浸提锂完成之后，将浸出液静置或冷却至室温，然后真空抽滤，以使浸出液中的滤液和滤渣分开。
65.以下结合实施例对本公开的特征和性能作进一步的详细描述。
66.需要说明的是，以下实施例和对比例的处理对象均为：废旧锂电池火法处理后的炉渣，该渣料的组成如表1所示。
67.表1处理前炉渣含量
68.物质li2oal2o3sio2cao质量分数4％13％50％33％
69.实施例1
70.本实施例提供了一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括如下步骤：
71.(1)混料
72.在氮气与二氧化碳保护下，将60g将废旧锂电池火法处理后的炉渣进行破碎、得炉渣粉料。
73.将所述炉渣粉料与焙烧剂(质量百分比计，8.1％nacl-31.3％kcl-60.6％zncl2)按照(焙烧剂阴离子/li
+
)的摩尔比为1：1，进行混合研磨至100目左右，后按阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1：5加入乙磺酸，得到混合物。
74.(2)热处理
75.将步骤(1)得到的混合物微波至230℃处理20min。
76.(3)研磨筛分
77.微波处理后，待混合粉料冷却至室温进行二次研磨，研磨时间为10min；将二次研磨粉料通过200目圆振筛进行筛分，得到筛下物粉料。
78.(4)浸取
79.将筛下物粉料与水液按液固质量比为10：1混合，在25℃下150r/min搅拌浸取15min，待浸出液静置并自然冷却至室温后过滤分离，得到浸出液与滤渣。
80.测试：以下公式分别计算炉渣中锂质量及锂的提取率。
81.计算公式：m0＝c2*v2,η＝c1*v1/m0*100％；
82.其中，c2为炉渣溶解测得的配置液中锂离子的浓度，mg/l；
[0083]v2
为制得的溶液体积，l；
[0084]
η为锂的提取率，％；
[0085]
c1为测得的配制滤液中锂离子的浓度，mg/l；
[0086]v1
为制备滤液的体积，l；
[0087]
m0为焙烧前所取炉渣中锂的质量。
[0088]
经检测，计算得锂的提取率为91.03％。
[0089]
实施例2
[0090]
本实施例提供一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括如下步骤：
[0091]
(1)混料
[0092]
在氮气与二氧化碳保护下，将100g将废旧锂电池火法处理后的炉渣进行破碎、得炉渣粉料。
[0093]
将所述炉渣粉料与焙烧剂(质量百分比计，10.0％nacl-15.1％kcl-74.9％zncl2)按照(焙烧剂阴离子/li
+
)的摩尔比为2：1，进行混合研磨至100目左右，后按阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1：10加入大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，得到混合物。
[0094]
(2)热处理
[0095]
将步骤(1)得到的混合物微波至220℃处理20min。
[0096]
(3)研磨筛分
[0097]
微波处理后，待混合粉料冷却至室温进行二次研磨，研磨时间为10min；将二次研磨粉料通过200目圆振筛进行筛分，得到筛下物粉料。
[0098]
(4)浸取
[0099]
将筛下物粉料与水液按液固质量比为30：1混合，在60℃下150r/min搅拌浸取30min，待浸出液静置并自然冷却至室温后过滤分离，得到滤液与滤渣。
[0100]
经检测计算得锂的提取率为92.04％。
[0101]
实施例3
[0102]
本实施例提供一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括如下步骤：
[0103]
(1)混料
[0104]
在氮气与二氧化碳保护下，将100g将废旧锂电池火法处理后的炉渣进行破碎、得炉渣粉料；
[0105]
将所述炉渣粉料与焙烧剂(质量百分比计，7.5％nacl-23.9％kcl-68.6％zncl2)按照(焙烧剂阴离子/li
+
)的摩尔比为5：1，进行混合研磨至100目左右，后按阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1：15加入强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，得到混合物。
[0106]
(2)热处理
[0107]
将步骤(1)得到的混合物微波至210℃处理20min。
[0108]
(3)研磨筛分
[0109]
微波处理后，待混合粉料冷却至室温进行二次研磨，研磨时间为10min；将二次研磨粉料通过200目圆振筛进行筛分，得到筛下物粉料。
[0110]
(4)浸取
[0111]
将筛下物粉料与水液按液固质量比为15：1混合，在30℃下150r/min搅拌浸取30min，待浸出液静置并自然冷却至室温后过滤分离，得到滤液与滤渣。
[0112]
经检测计算得锂的提取率为93.1％。
[0113]
实施例4
[0114]
本实施例提供一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括如下步骤：
[0115]
(1)混料
[0116]
在氮气与二氧化碳保护下，将1kg将废旧锂电池火法处理后的炉渣进行破碎、得炉渣粉料；
[0117]
将所述炉渣粉料与焙烧剂(质量百分比计，8.1％nacl-31.3％kcl-60.6％zncl2)按照(焙烧剂阴离子/li
+
)的摩尔比为9：1，进行混合研磨至100目左右，后按阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1：15加入阳离子交换树脂ir200，得到混合物。
[0118]
(2)热处理
[0119]
将步骤(1)得到的混合物微波至230℃处理20min。
[0120]
(3)研磨筛分
[0121]
微波处理后，待混合粉料冷却至室温进行二次研磨，研磨时间为10min；将二次研磨粉料通过200目圆振筛进行筛分，得到筛下物粉料。
[0122]
(4)浸取
[0123]
将筛下物粉料与水液按液固质量比为10：1混合，在50℃下150r/min搅拌浸取30min，待浸出液静置并自然冷却至室温后过滤分离，得到滤液与滤渣。
[0124]
经检测计算得锂的提取率为93.87％。
[0125]
实施例5
[0126]
本实施例提供一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，包括如下步骤：
[0127]
(1)混料
[0128]
在氮气与二氧化碳保护下，将1kg将废旧锂电池火法处理后的炉渣进行破碎、得炉渣粉料；
[0129]
将所述炉渣粉料与焙烧剂(质量百分比计，7.5％nacl-23.9％kcl-68.6％zncl2)按照(焙烧剂阴离子/li
+
)的摩尔比为6：1，进行混合研磨至100目左右，后按阳离子交换剂
与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1：15加入阳离子交换树脂ir200，得到混合物。
[0130]
(2)热处理
[0131]
将步骤(1)得到的混合物微波至210℃处理20min。
[0132]
(3)研磨筛分
[0133]
微波处理后，待混合粉料冷却至室温进行二次研磨，研磨时间为10min；将二次研磨粉料通过200目圆振筛进行筛分，得到筛下物粉料。
[0134]
(4)浸取
[0135]
将筛下物粉料与水液按液固质量比为10：1混合，在60℃下150r/min搅拌浸取30min，待浸出液静置并自然冷却至室温后过滤分离，得到滤液与滤渣。
[0136]
经检测计算得锂的提取率为93.58％。
[0137]
实施例6
[0138]
与实施例1的区别仅在于：阳离子交换剂替换为阳离子交换树脂ir120。
[0139]
经检测计算得锂的提取率为94.75％。
[0140]
实施例7
[0141]
与实施例1的区别仅在于：阳离子交换剂的用量是控制：阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1：5。
[0142]
经检测计算得锂的提取率为93.68％。
[0143]
实施例8
[0144]
与实施例1的区别仅在于：焙烧剂替换为10.0％nacl-15.1％kcl-74.9％zncl2(质量百分比计)。
[0145]
经检测计算得锂的提取率为90.1％。
[0146]
实施例9
[0147]
与实施例1的区别仅在于：焙烧剂替换为7.5％nacl-23.9％kcl-68.6％zncl2(质量百分比计)。
[0148]
经检测计算得锂的提取率为90.7％。
[0149]
实施例10
[0150]
与实施例1的区别仅在于：焙烧剂的用量为(焙烧剂阴离子/li+)的摩尔比为5：1。
[0151]
经检测计算得锂的提取率为94.3％。
[0152]
实施例11
[0153]
与实施例1的区别仅在于：焙烧剂的用量为(焙烧剂阴离子/li+)的摩尔比为7：1。
[0154]
经检测计算得锂的提取率为94.62％。
[0155]
实施例12
[0156]
与实施例1的区别仅在于：阳离子交换剂替换为阳离子交换树脂ir200。
[0157]
经检测计算得锂的提取率为93.42％。
[0158]
实施例13
[0159]
与实施例1的区别仅在于：阳离子交换剂替换为大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
[0160]
经检测计算得锂的提取率为94.5％。
[0161]
实施例14
[0162]
与实施例1的区别仅在于：阳离子交换剂的用量是控制：阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1:7。
[0163]
经检测计算得锂的提取率为93.56％。
[0164]
实施例15
[0165]
与实施例1的区别仅在于：阳离子交换剂的用量是控制：阳离子交换剂与炉渣粉料和焙烧剂总量的质量比为1:8。
[0166]
经检测计算得锂的提取率为93.51％。
[0167]
实施例16
[0168]
与实施例1的区别仅在于：热处理的温度为300℃。
[0169]
经检测计算得锂的提取率为88.6％。温度较高树脂交换容量下降，提锂效果下降。
[0170]
实施例17
[0171]
与实施例1的区别仅在于：热处理的温度为400℃。
[0172]
经检测计算得锂的提取率为64.8％。
[0173]
对比例1
[0174]
与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中不引入焙烧剂。
[0175]
经检测计算得锂的提取率为5.53％。
[0176]
对比例2
[0177]
与实施例1的区别仅在于：步骤(1)中不引入阳离子交换剂。
[0178]
经检测计算得锂的提取率为74.3％。
[0179]
综上所述，使用本发明所的方法通过在阳离子交换剂催化与微波的作用下活化硅酸盐结构，使熔盐后硅酸盐中的锂离子能够快速与焙烧剂中的阳离子发生交换，被交换后的锂离子可以与熔盐中的阴离子反应生成可溶性的盐，从而通过水浸将锂提出回收利用，锂的提取率达90％以上。通过对废旧锂电池火法处理后炉渣进行高效化回收再用，既可以解决废旧锂电池火法处理炉渣的污染问题，又能回收废旧锂电池火法处理后炉渣中的锂资源，为锂电池制造提供原料，实现了废旧锂离子电池火法处理后炉渣的资源化再利用。
[0180]
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于此。在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本公开所公开的内容，均属于本公开的保护范围。
[0181]
工业实用性
[0182]
本公开通将火法炉渣与混合无机盐类的焙烧剂和阳离子交换剂混合热处理，在高温的作用下，利用焙烧剂和阳离子交换剂使锂离子从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐相，从而通过浸取将锂回收利用。该方法能够使锂离子高效地从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐，其转换率高，工艺简单，具有非常好的工业实用性。此外，提取过程中无需使用强酸强碱，减少了酸碱消耗，并且不会在过程中产生酸碱废气，降低了环保处理成本，是一种绿色的、环境友好的回收工艺。

技术特征：
1.一种应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法，其特征在于，包括：将火法炉渣与焙烧剂和阳离子交换剂形成的混合物进行热处理，然后将热处理后的物料进行浸取；其中，所述焙烧剂为两种以上的氯化物形成混合无机盐，所述焙烧剂的熔点为190℃-230℃，所述焙烧剂的分解温度大于700℃，所述热处理的处理温度大于所述焙烧剂的熔点且小于所述焙烧剂的分解温度。2.根据权利要求1所述的提锂方法，其特征在于，所述焙烧剂包括氯化钠、氯化钾和氯化锌。3.根据权利要求2所述的提锂方法，其特征在于，按质量百分比计，所述焙烧剂包括氯化钠1％-70％、氯化钾1％-70％和氯化锌1％-75％。4.根据权利要求2或3所述的提锂方法，其特征在于，按质量百分比计，所述焙烧剂包括氯化钠7％-11％、氯化钾15％-32％和氯化锌61％-75％。5.根据权利要求2-4中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述焙烧剂中的阴离子和所述火法炉渣中的锂离子的摩尔比为(1-10):1。6.根据权利要求5所述的提锂方法，其特征在于，所述焙烧剂中的阴离子和所述火法炉渣中的锂离子的摩尔比为(7-8):1。7.根据权利要求1-6中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述阳离子交换剂选自2-丙烯酸与二乙烯基苯的聚合物、乙磺酸和苯乙烯系阳离子交换树脂中的至少一种。8.根据权利要求7所述的提锂方法，其特征在于，所述苯乙烯系阳离子交换树脂包括阳离子交换树脂ir120和阳离子交换树脂ir200。9.根据权利要求7或8所述的提锂方法，其特征在于，所述阳离子交换剂和火法炉渣与焙烧剂的混合粉料的质量比为1:5-10。10.根据权利要求9所述的提锂方法，其特征在于，所述阳离子交换剂和所述火法炉渣的质量比为1:7-8。11.根据权利要求1-10中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述热处理是进行微波加热处理。12.根据权利要求11所述的提锂方法，其特征在于，所述微波加热处理的加热温度为210℃-230℃，处理时间为15min-30min。13.根据权利要求1-12中任一项所述的提锂方法，其特征在于，在所述热处理完成之后进行研磨并筛分，将筛分得到的筛下物进行水浸提锂，之后固液分离。14.根据权利要求13所述的提锂方法，其特征在于，所述水浸提锂的过程中，控制水浸的液固质量比为5-50:1。15.根据权利要求13或14所述的提锂方法，其特征在于，所述水浸提锂是在25℃-80℃的条件下进行。16.根据权利要求13-15中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述水浸提锂的浸取时间为15min-60min。17.根据权利要求13-16中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述水浸提锂的过程采用搅拌辅助，控制搅拌速率为150r/min-400r/min。18.根据权利要求13-17中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述筛下物的粒径小
于200目。19.根据权利要求13-18中任一项所述的提锂方法，其特征在于，在所述水浸提锂完成之后，将浸出液静置或冷却至室温，然后真空抽滤，以使浸出液中的滤液和滤渣分开。20.根据权利要求1-19中任一项所述的提锂方法，其特征在于，所述混合物的制备过程包括：先将所述火法炉渣破碎后得到炉渣粉料，将所述炉渣粉料与所述焙烧剂混合研磨，之后再与所述阳离子交换剂混合。

技术总结
本公开属于锂电池回收技术领域，涉及应用于锂电池全链条一体化的废旧锂电池火法炉渣的提锂方法。将火法炉渣与混合无机盐类的焙烧剂和阳离子交换剂混合热处理，在高温的作用下可以活化火法炉渣中的硅酸盐结构，当硅酸盐与焙烧剂形成的熔盐混合时，在化学位梯度的驱动下，离子会发生扩散作用，大半径的阳离子能够将小半径阳离子从晶格中交换出来；加入阳离子交换剂进行催化，在此条件下锂离子从不可溶的硅酸盐相转变成为可溶性的锂盐相，从而通过浸取将锂回收利用。该方法转换率高，工艺简单，易于工业化生产；过程中无需使用强酸强碱，减少了酸碱消耗，并且不会在过程中产生酸碱废气，降低了环保处理成本，是一种绿色的、环境友好的回收工艺。的回收工艺。的回收工艺。


技术研发人员：张林邵 周游 李强 阮丁山 李长东
受保护的技术使用者：湖南邦普循环科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/10/20