本發(fā)明屬于廢舊鋰電池資源化回收領(lǐng)域，具體涉及一種采用電加熱硫化技術(shù)選擇性回收廢舊鋰電池正極材料中有價金屬的方法。
背景技術(shù)：
1、從廢舊鋰電池中回收電池金屬有利于促進新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，廢舊鋰電池金屬回收工藝以濕法冶金技術(shù)為基礎(chǔ)，為了提高過渡金屬的浸提效率，需要通過高溫焙燒或雙氧水還原等工序降低過渡金屬價態(tài)，這些強化措施顯著提高了回收過程的碳足跡。電氣化冶金技術(shù)是利用物料自身或?qū)щ娸d體引起的焦耳熱效應(yīng)瞬間實現(xiàn)超快速加熱，電熱轉(zhuǎn)換效率遠高于傳統(tǒng)電加熱技術(shù)。目前，已有眾多學(xué)者已經(jīng)開始研究利用電加熱技術(shù)回收廢舊鋰電池正極材料并取得了顯著成果。通過焦耳熱效應(yīng)能夠改變廢舊鋰電池正極材料表面或內(nèi)部的物化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對正極材料的回收利用。然而，這種方法卻存在著正極材料無法直接轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘儋Y源、正極材料的結(jié)構(gòu)塌陷、處理時間長、制備流程復(fù)雜、原料適應(yīng)性弱等問題。
2、基于以上研究，需要提供一種效率高、環(huán)境友好、原料適應(yīng)性強的電加熱分離回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，實現(xiàn)多種類廢舊鋰離子電池金屬的選擇性回收。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題至少之一。為此，本發(fā)明提供了一種回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，本發(fā)明的方法具有較高的金屬回收率和回收純度，并且操作簡單高效，環(huán)境友好。
2、因此，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，包括以下步驟：
3、將廢舊鋰電池中的正極材料與硫化劑混合進行電脈沖加熱，水浸，得到碳酸鋰和濾渣；
4、將濾渣進行酸處理，含氧焙燒，得到三元前驅(qū)體材料。
5、本發(fā)明利用電脈沖加熱技術(shù)從廢舊鋰電池正極材料中有效回收有價金屬元素。在正極材料與硫化劑進行電脈沖加熱過程中，正極材料中的鋰與硫化劑反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦患谡龢O材料顆粒表面的硫酸鋰。室溫下，硫酸鋰易溶于水，因此進一步通過水浸即可實現(xiàn)鋰的高效回收。此外，在電脈沖加熱的瞬態(tài)高溫下，正極材料中含有的鎳、鈷、錳元素價態(tài)降低。因此在酸處理過程中能夠減少甚至不使用外源還原劑，從而有效降低了酸浸過程消耗外源還原劑引起的環(huán)境間接排放。由此，本發(fā)明的回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法具有較高的金屬回收率和回收純度，操作簡單，環(huán)境友好。
6、在一些實施例中，電脈沖加熱中，電流為110～130a，電脈沖持續(xù)時間為20～30s。
7、在一些實施例中，硫化劑滿足以下至少一項：
8、(1)硫化劑包括排煙脫硫石膏、硫酸鎂、硫酸鐵、硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸錳中的至少一種；排煙脫硫石膏中的caso4·2h2o的質(zhì)量含量≥93％；
9、(2)硫化劑的添加量為正極材料質(zhì)量的10～50％。
10、在一些實施例中，水浸滿足以下至少一項：
11、(a)水浸的液固比為5∶1～10∶1；
12、(b)浸出時間為30～180s，浸出溫度為20～30℃。
13、在一些實施例中，水浸后還包括：
14、水浸后得到含鋰溶液，向含鋰溶液中加入飽和碳酸鈉溶液，得到碳酸鋰和濾渣。
15、在一些實施例中，將濾渣進行酸處理的步驟中，包括加入稀酸溶液；酸處理滿足以下至少一項：
16、(a)稀酸溶液包括硫酸、鹽酸中的至少一種；
17、(b)稀酸溶液濃度為0.1～0.5m，液固比為10∶1～20∶1；
18、(c)酸處理時間為20～40min，溫度為40～60℃。
19、在一些實施例中，將濾渣進行酸處理后，還包括：將酸處理后得到的浸出液進行蒸發(fā)濃縮，得到漿料，將漿料進行含氧焙燒。
20、在一些實施例中，含氧焙燒中，焙燒溫度為400～500℃，焙燒時間為1～3h。
21、在一些實施例中，廢舊鋰電池包括三元鋰811電池、三元鋰622電池、三元鋰532電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池中的至少一種。
22、在一些實施例中，將廢舊鋰電池中的正極材料與硫化劑混合進行電脈沖加熱的步驟前，還包括以下步驟：
23、對廢舊鋰電池進行放電、破碎、篩分、浮選，得到正極材料。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得的有益技術(shù)效果：
25、(1)本發(fā)明利用基于焦耳熱原理的電脈沖加熱技術(shù)處理廢舊鋰電池正極材料，電脈沖加熱裝置能夠在數(shù)秒內(nèi)將正極材料從室溫加熱至指定溫度，瞬態(tài)高溫優(yōu)先將正極材料顆粒內(nèi)部的鋰揮發(fā)至顆粒表面，隨后遷移至顆粒表面的鋰與具有熱穩(wěn)定性的硫化劑接觸，發(fā)生固-固相的硫化反應(yīng)，轉(zhuǎn)型為高水溶性硫酸鋰，進而提高了提鋰效率和提取純度。
26、(2)本發(fā)明的電脈沖加熱技術(shù)形成的瞬態(tài)高溫使正極材料中的鎳、鈷、錳元素價態(tài)分別從+3、+3、+4價降低至+2、+2、+2價。因此在酸處理過程中能夠減少甚至不使用外源還原劑，有效降低了酸浸過程消耗雙氧水等外源還原劑引起的環(huán)境間接排放。
27、(3)本發(fā)明采用排煙脫硫石膏等含硫化合物作為電脈沖加熱過程的硫化劑，排煙脫硫石膏具有很強的熱穩(wěn)定性，熱分解溫度高達1700℃，防止了電熱硫化過程中二氧化硫、三氧化硫等含硫氣體的釋放，減少環(huán)境污染。在熱力學(xué)上，硫酸鈣選擇性地與鋰組分發(fā)生硫化反應(yīng)，而不會與鎳、鈷、錳等金屬發(fā)生硫化反應(yīng)。
28、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
1.一種回收廢舊鋰電池中有價金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電脈沖加熱中，電流為110～130a，電脈沖持續(xù)時間為20～30s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硫化劑滿足以下至少一項：
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述水浸滿足以下至少一項：
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，所述水浸后還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述濾渣進行酸處理的步驟中，包括加入稀酸溶液；所述酸處理滿足以下至少一項：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述濾渣進行酸處理后，還包括：將酸處理后得到的浸出液進行蒸發(fā)濃縮，得到漿料，將所述漿料進行含氧焙燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氧焙燒中，焙燒溫度為400～500℃，焙燒時間為1～3h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的方法，其特征在于，所述廢舊鋰電池包括三元鋰811電池、三元鋰622電池、三元鋰532電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將廢舊鋰電池中的正極材料與硫化劑混合進行電脈沖加熱的步驟前，還包括以下步驟：