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CN111589278B - 一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统及其方法 - Google Patents

一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统及其方法 Download PDF

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CN111589278B CN202010343278.4A CN202010343278A CN111589278B CN 111589278 B CN111589278 B CN 111589278B CN 202010343278 A CN202010343278 A CN 202010343278A CN 111589278 B CN111589278 B CN 111589278B
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Abstract

本申请提供了一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统,包括:浸出提锂单元和与浸出提锂单元连通的烟气净化单元;所述浸出提锂单元,用于提纯分离锂离子,其包括碳酸氢锂浸出工艺段、氢氧化锂浸出工艺段、中和沉锂工艺段和压滤净化工艺段,碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段分别与中和沉锂工艺段连通,中和沉锂工艺段中发生中和沉锂反应获得碳酸锂晶体析出液,再经压滤净化工艺段进行压滤以分离出低浓度含锂母液,将低浓度含锂母液分别输送至碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段以及烟气净化单元;烟气净化单元,用于净化烟气、回用烟气中的水蒸气以及通过含锂母液浸提烟气中的含氟化合物。此系统可以实现节水和废水“零排放”。

Description

一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统及其方法
技术领域
本申请属于资源回收技术领域,具体涉及一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统及其方法。
背景技术
锂离子电池自进入市场以来,以其独具的高能量密度、高电压、循环性能好、自放电小、操作安全等优势,被广泛应用于电子信息产品和电动工具、电动汽车行业等。锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料和磷酸铁锂等,负极材料主要有天然石墨和人造石墨等。由于锂离子电池的使用寿命有限,在使用五六年之后就进入大规模淘汰期,且电池属于严重污染类固体废物,因此随着大量锂离子电池的退役,废旧锂离子电池的综合回收利用成为新能源锂电池循环利用的重要生产链,完善的环保型废旧锂电“固废资源化”体系建设成为锂电行业发展的趋势。
目前,废旧锂电池综合回收利用系统中水净化回收利用成本高,需要大量的新水补充,而且一般通过MVR蒸发结晶的方式获得蒸馏水回用,其能耗非常高。
因此,急需开发出环保、高效的水循环体系,以实现整个回收生产线的节水和废水“零排放”。
发明内容
有鉴于此,本申请的目的在于提供一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统及其方法,以解决废旧锂电池综合回收利用系统中水净化回收利用成本高,需要大量的新水补充的问题。
为实现上述目的,本申请一方面提供了一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统,包括:浸出提锂单元和与浸出提锂单元连通的烟气净化单元;
所述浸出提锂单元,用于提纯分离锂离子,其包括碳酸氢锂浸出工艺段、氢氧化锂浸出工艺段、中和沉锂工艺段和压滤净化工艺段,碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段分别与中和沉锂工艺段连通,中和沉锂工艺段中发生中和沉锂反应获得碳酸锂晶体析出液,再经压滤净化工艺段进行压滤以分离出含锂母液,将含锂母液分别输送至碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段以及烟气净化单元;
烟气净化单元,用于净化烟气、回用烟气中的水蒸气以及通过含锂母液浸提烟气中的含氟化合物。
可选地,所述回收废旧锂离子电池水循环利用系统还包括用于对所述浸出提锂单元和所述烟气净化单元冷却处理的水介质冷却单元。
可选地,所述浸出提锂单元还包括与所述氢氧化锂浸出工艺段连通并用于提高锂含量的富锂工艺段。
本申请另一方面提供了一种回收废旧锂离子电池水循环利用方法,采用上述所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统,包括以下步骤:
将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液;
将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出包含碳酸氢锂的浸出液;
混合氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液以发生中和沉锂反应,反应得到的碳酸锂晶体析出液进行压滤以分离出含锂母液和碳酸锂,含锂母液回用至氢氧化锂浸出工艺段和碳酸氢锂浸出工艺段;
将含锂母液的第三部分输送至烟气净化单元与氟化物反应生成氟化锂水溶液,对氟化锂水溶液进行压滤以分离出氟化锂和压滤水溶液。
可选地,所述将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液的步骤中,浸出处理的步骤包括:对包含氧化锂的物料采用多段半闭路循环浸出,含锂母液的锂含量为2~4g/L,浸出后氢氧化锂浸出液中的锂含量为8~12g/L。
可选地,所述将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液步骤,包括:
将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行球磨,并通过水化反应生成氢氧化锂,对氢氧化锂进行浸出处理,浸出处理后进行压滤处理,压滤分离出氢氧化锂浸出液和第一浸出滤饼。
可选地,将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出碳酸氢锂浸出液的步骤,包括:
向碳酸氢锂浸出工艺段通入二氧化碳以发生碳化反应生成碳酸氢锂,控制碳化温度为15℃~45℃,碳化时间为1h~5h;
分别将含锂母液的第二部分和所述第一浸出滤饼输送至碳酸氢锂浸出工艺段进行浸出处理,控制所述第一浸出滤饼和含锂母液的第二部分的固液质量比为1:2~20,浸出处理后进行压滤处理,压滤分离出包含碳酸氢锂的浸出液。
可选地,所述将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出包含碳酸氢锂的浸出液的步骤中,浸出处理的步骤包括:
对包含碳酸锂的物料采用多段半闭路循环浸出,含锂母液的锂含量为2~4g/L,浸出后包含碳酸氢锂的浸出液中的锂含量为6~9g/L。
可选地,所述混合氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液以发生中和沉锂反应,反应得到的混合物进行压滤以分离出含锂母液和碳酸锂步骤中,氢氧化锂浸出液与包含碳酸氢锂的浸出液按体积比2.0~1.0:1进行中和沉锂反应。
可选地,所述将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液之后,还包括:
将氢氧化锂浸出液的一部分进行富锂处理。
可选地,所述烟气净化单元包括中间产品配料工艺段,所述压滤水溶液回用于中间产品配料工艺段。
与现有技术相比,本申请具有以下有益效果:
本申请实施例通过采用“无酸”湿法工艺的浸出提锂单元、可将烟气中水蒸气回用的烟气净化单元和水介质冷却单元,回收废旧锂离子电池水循环利用系统每年新水补充量可控制在5%以内,降低了水成本,并可以实现废水“零排放”,回收废旧锂离子电池水循环利用系统更环保、高效。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请第一实施例提供的一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统的结构示意图;
图2是本申请第二实施例提供的一种回收废旧锂离子电池水循环利用方法的流程示意图;
其中,图中各附图标记为:
100-浸出提锂单元;200-烟气净化单元;300-水介质冷却单元。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”—“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
一方面,本申请实施例提供了一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统。其中,废旧锂离子电池的正极材料主要为钴镍锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂等,负极材料主要为碳或者石墨烯材料;对废旧锂离子电池的回收利用过程一般可以包括预处理、电极材料的溶解浸出、浸出液中有价金属元素的分离回收。
具体地,预处理步骤包括:
放电预处理,因废旧锂离子电池中大都残余部分电量,在处理之前需要进行彻底放电,否则在后续处理中,残余的能量会集中释放出大量的热量,可能造成安全隐患等不利影响。
破碎分离,将电极材料与其他物质如粘结剂等有机物通过多级破碎、筛选等分离技术联用,去除铁片、铜箔、铝箔,实现电极材料的分离富集,获得以正负极混合材料为主要成分的中间产品,可以根据中间产品中包含的主料元素加入生态活化剂进行复配。
热处理,可采用高温焙烧等,以除去废旧锂离子电池中难溶的有机物、碳粉等,以及对电极材料和集流体进行分离,在此过程中正极材料发生碳热反应,可还原出碳酸锂及氧化锂,得到大量的金属氧化物,并可以对电解液中的氟进行去除,热处理过程中产生的烟气中含有氟化物和大量的水蒸气。
具体地,电极材料的溶解浸出步骤包括:
可采用浸出法如水浸实现电极材料的溶解浸出,得到包含锂离子、钴离子等离子的溶液。
参阅图1,本申请实施例所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统包括:浸出提锂单元100和与浸出提锂单元100连通的烟气净化单元200;所述浸出提锂单元100,用于提纯分离锂离子,其包括碳酸氢锂浸出工艺段、氢氧化锂浸出工艺段、中和沉锂工艺段和压滤净化工艺段,碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段分别与中和沉锂工艺段连通,中和沉锂工艺段中发生中和沉锂反应获得碳酸锂晶体析出液,再经压滤净化工艺段进行压滤以分离出含锂母液,将含锂母液分别输送至碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段以及烟气净化单元;其中,含锂母液为包含氢氧化锂的水溶液。
烟气净化单元200,用于净化烟气、回用烟气中的水蒸气以及通过含锂母液浸提烟气中的含氟化合物。
烟气净化单元200中可设置喷淋塔,高温焙烧产生的烟气中含有氟化物和大量的水蒸气,分别将烟气和含锂母液引入喷淋塔,对烟气进行净化、冷凝处理,水蒸气冷凝为废水,可实现98%以上的废水回用,氟化物和含锂母液中的LiOH反应生成氟化锂,含锂母液并对喷淋塔内反应后的混合物进行浸出提取出氟化锂水溶液,喷淋塔内氟化锂水溶液进入氟化锂压滤净化工艺段进行压滤处理,得到氟化锂副产品和压滤水溶液;压滤水溶液进一步回用于烟气净化单元中的中间产品配料工艺段,用于中间产品的复配,复配后产物水份含量约为30%,将复配后产物输送至热处理工艺段进行高温焙烧,复配后产物中包含的水份和残留脂类物质,将挥发或反应形成水蒸气和挥发性有机物(volatile organiccompounds,缩写为VOCs)等,再次进入喷淋塔,实现烟气中大量的水蒸气冷凝回用。
本申请实施例通过采用“无酸”湿法工艺的浸出提锂单元、可将烟气中水蒸气回用的烟气净化单元,对含锂母液或烟气中的水蒸气进行充分循环利用,降低了新水补充量,所述系统的工艺路线简单、节水、环保且高效,并可以实现废水“零排放”。
本申请实施例所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统还包括:水介质冷却单元300。水介质单元300作为所述系统的外用水循环单元,可以对浸出提锂单元100和烟气净化单元200进行冷却处理,并可以对所述系统中其他设备进行冷却处理。
具体地,水介质冷却单元300可以对浸出提锂单元100和烟气净化单元200中的设备如循环泵等进行水介质冷却,还可以对热处理过程中采用的高温焙烧设备进行冷却,采用高效热交换器进行热传递,余热进入余热利用系统如可用于办公室地暖以及碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段。余热交换完成后水温降低,进入冷却水调质池将水体温度降低至室温,可以确保冷却水硬度(水中钙、镁离子的浓度)≤500mg/L,冷却水总浊度(SS)≤170ppm,最后采用抽吸泵输送至高温焙烧设备、循环泵等水介质冷却设备,形成水介质冷却单元,实现冷却水的循环利用。可有效避免废旧锂电池回收生产过程中大量废水的产生,并可充分利用其余热。
作为一具体实施例,根据生产使用情况,以3个月为一个连续生产周期,处理1500吨废旧锂电池,可节约用水5万吨以上,新水补充率情况统计如表1所示:
表1
Figure BDA0002469239570000071
由表1可知,本申请实施例中所述回收废旧锂离子电池水循环利用系统每年新水补充量可控制在5%以内,降低了水成本。
进一步地,为防止中和沉锂工艺段中碳酸氢锂和氢氧化锂中和所需水量超出中和匹配范围,打破水平衡,所述浸出提锂单元100还可以包括与所述氢氧化锂浸出工艺段连通的富锂工艺段。
另一方面,本申请实施例提供了一种回收废旧锂离子电池水循环利用方法。
参阅图2,本申请实施例所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法采用上述实施例所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统,包括以下步骤:
S100,将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液;
其中,含锂母液为包含氢氧化锂的水溶液,锂含量为2~4g/L,在未输入含锂母液前,包含氧化锂的物料中主要为高温焙烧获得的氧化锂Li2O及其他杂质;采用含锂母液对氧化锂进行水化反应和浸出处理,浸出后获得氢氧化锂,水化过程具体发生了以下反应:
Li2O+H2O→2LiOH。
S200,将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出包含碳酸氢锂的浸出液;
其中,在未输入含锂母液前,包含碳酸锂的物料中主要为高温焙烧获得的碳酸锂Li2CO3及其他杂质,此状态下的碳酸锂品质较低,不能直接作为产品输出,因此需要进一步重结晶处理。向碳酸氢锂浸出工艺段输入二氧化碳进行二氧化碳和碳酸锂的碳化反应生成碳酸氢锂,并采用含锂母液进行浸出处理,将碳酸锂碳化处理获得溶解度更高的碳酸氢锂,在碳酸氢锂浸出工艺段获得包含碳酸氢锂的浸出液,其中包含碳酸氢锂的浸出液中包括碳酸氢锂和残留氢氧化锂;碳化后均可生成碳酸氢锂,该反应为不可逆反应,涉及碳化反应为:
Li2CO3+CO2+H2O→2LiHCO3
LiOH+CO2→LiHCO3
S300,混合氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液以发生中和沉锂反应,反应得到的碳酸锂晶体析出液进行压滤以分离出含锂母液和碳酸锂,含锂母液回用至氢氧化锂浸出工艺段和碳酸氢锂浸出工艺段。其中碳酸锂可作为产品进行销售。
将氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液输送至中和沉锂工艺段进行中和沉锂反应生成含锂母液和碳酸锂,中和沉锂反应过程如下:
LiOH+LiHCO3→Li2CO3+H2O。
S400,将含锂母液的第三部分输送至烟气净化单元与氟化物反应生成氟化锂水溶液,对氟化锂水溶液进行压滤以分离出氟化锂和压滤水溶液。
其中,步骤S100,包括:
S110,将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行球磨,并通过水化反应生成氢氧化锂,对氢氧化锂进行浸出处理,浸出处理后进行压滤处理,压滤分离出氢氧化锂浸出液和第一浸出滤饼。
作为一具体实施例方式,步骤S110,可以包括:
S111,将含锂母液输送至氢氧化锂浸出工艺段,获得第一混合物,控制含锂母液和包含氧化锂的物料的质量百分比为20%~40%:100%,球磨至粒度为200目~400目的物料达到85%以上,将部分第一混合物排出至中和沉锂工艺段前端1#缓冲桶,以待备用;
S112,再次向氢氧化锂浸出工艺段中的第一混合物内输送含锂母液,控制第一混合物和含锂母液的固液质量比为1:2~20,进行浸出处理,获得第二混合物。
球磨处理中加入含锂母液可以保证球磨处理过程中的给料浓度条件,并通过球磨使得第一混合物达到200目~400目的粒径条件,后续在第一混合物中加入含锂母液可以达到最佳水浸工艺条件。步骤S111和步骤S112中分别加入的含锂母液的总重量为含锂母液的第一部分的总重量。
S113,对第二混合物进行压滤处理,压滤分离氢氧化锂浸出液和第一浸出滤饼。
可采用超滤膜对第二混合物进行压滤,将第二混合物中的大分子物质、固态物质截留,因第二混合物中LiOH未达到溶解度,并不会截留LiOH。压滤后获得的滤液即氢氧化锂浸出液,其主要成分为LiOH,将氢氧化锂浸出液转出进入中和沉锂工艺段前端1#缓冲桶备用;压滤后获得的滤饼为第一浸出滤饼。
具体地,步骤S100中浸出处理的步骤包括:采用多段半闭路循环浸出,作为示例而非限定性的举例,采用二段半闭路循环浸出、三段半闭路循环浸出或二段半闭路循环浸出;作为一具体实施例,采用二段半闭路循环浸出,其中一段循环1~5次,一段锂浸出率为65%~85%,二段循环6~15次,二段锂浸出率为10%~20%,浸出后氢氧化锂浸出工艺段中锂含量为8~12g/L。
在步骤S100的基础上,S200包括:
向碳酸氢锂浸出工艺段通入二氧化碳以发生碳化反应生成碳酸氢锂,控制碳化温度为15℃~45℃,碳化时间为1h~5h;
分别将含锂母液的第二部分和所述第一浸出滤饼输送至碳酸氢锂浸出工艺段进行浸出处理,控制所述第一浸出滤饼和含锂母液的第二部分的固液比为1:2~20,浸出处理后得到第三混合物,对第三混合物进行压滤处理,压滤分离出包含碳酸氢锂的浸出液,其中包含碳酸氢锂的浸出液包括残留的氢氧化锂和碳酸氢锂。
具体地,步骤S200中浸出处理的步骤包括:采用多段半闭路循环浸出,作为示例而非限定性的举例,采用二段半闭路循环浸出、三段半闭路循环浸出或二段半闭路循环浸出;作为一具体实施例,采用二段半闭路循环浸出,其中一段碳化浸出液循环2~8次,一段锂含量为6~9g/L,一段锂浸出率为10%~40%,二段碳化浸出液循环15~30次,二段锂含量为6~9g/L,二段锂浸出率为5%~20%。经过氢氧化锂工艺段的两次浸出,和碳酸氢锂工艺段的两次浸出,经过四次半闭路浸出后,锂的浸出率高达95%以上。
具体地,步骤S200中压滤处理的步骤包括:可采用超滤膜对第三混合物进行压滤,将第三混合物中的大分子物质、固态物质截留,因第三混合物中LiHCO3未达到溶解度,并不会截留LiHCO3。压滤后获得的滤液即包含碳酸氢锂的浸出液,将包含碳酸氢锂的浸出液转出进入中和沉锂工艺段前端2#缓冲桶备用。
步骤S300,包括:
氢氧化锂浸出液与包含碳酸氢锂的浸出液按体积比2.0~1.0:1进行中和沉锂反应生成碳酸锂晶体和2~4g/L含锂母液。
含锂母液经压滤处理去除悬浮物、胶体、大有机分子、油脂等,重回氢氧化锂浸出工艺段和碳酸氢锂浸出工艺段从而实现浸出系统水平衡。
步骤S100之后,还包括:
为防止氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液中和所需水量超出中和匹配范围,水平衡被打破,可以将氢氧化锂浸出液的一部分进行富锂处理,富锂处理的方式可以为蒸馏、也可以为逆循环等方式,可将锂含量由6~8g/L富集至10~15g/L形成富锂水,富锂水桶装后可直接进行外销,富锂水中主要成分为氢氧化锂。作为一具体实施例,如包含碳酸氢锂的浸出液中的水分和氢氧化锂浸出液中的水分质量比的设计值为5:4~8,在实际生产比值中可能会达到5:9~10,就可以通过部分氢氧化锂浸出液进行富锂处理,防止系统的水平衡被破坏。浸出提锂单元中每年可节约补充新水量98%以上。
步骤S400,包括:
所述烟气净化单元200还包括中间产品配料工艺段,所述压滤水溶液回用于中间产品配料工艺段,形成烟气净化单元200的水循环,节省新水补充量,并且无废水排水。
本申请实施例所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法中采用“无酸”浸出工艺对氢氧化锂和碳酸氢锂进行浸出,浸出工艺简单,且可以避免大量废水的产生,可以充分的利用水循环,每年可以大幅降低新水补充量。
本申请实施例所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,还包括:
采用水介质冷却单元300对浸出提锂单元和烟气回收单元进行冷却。在水介质冷却单元300中充分利用水循环和水余热,起到节水、环保的功效。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回收废旧锂离子电池水循环利用系统,其特征在于,包括:浸出提锂单元和与浸出提锂单元连通的烟气净化单元;
所述浸出提锂单元,用于提纯分离锂离子,其包括碳酸氢锂浸出工艺段、氢氧化锂浸出工艺段、中和沉锂工艺段和压滤净化工艺段,碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段分别与中和沉锂工艺段连通,中和沉锂工艺段中发生中和沉锂反应获得碳酸锂晶体析出液,再经压滤净化工艺段进行压滤以分离出含锂母液,将含锂母液分别输送至碳酸氢锂浸出工艺段和氢氧化锂浸出工艺段以及烟气净化单元,其中,所述氢氧化锂浸出工艺段用于对第一部分含锂母液进行反应,以得到氢氧化锂浸出液和第一浸出滤饼;所述碳酸氢锂浸出工艺段用于对第二部分含锂母液进行反应,以得到包含碳酸氢锂的浸出液;所述烟气净化单元用于对烟气进行净化,并对所述烟气中的水蒸气进行回用,以及利用第三部分含锂母液对所述烟气中的含氟化合进行浸提,
其中,所述碳酸氢锂浸出工艺段用于将二氧化碳通入其中,以发生碳化反应生成碳酸氢锂,所述碳酸氢锂浸出工艺段的碳化温度为15℃~45℃,碳化时间为1h~5h;
所述碳酸氢锂浸出工艺段还用于对第二部分含锂母液与所述第一浸出滤饼进行浸出处理和压滤处理,以得到包含碳酸氢锂的浸出液,所述碳酸氢锂浸出工艺段的第一浸出滤饼和所述第二部分含锂母液的固液质量比为1:2~20。
2.根据权利要求1所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统,其特征在于,所述回收废旧锂离子电池水循环利用系统还包括用于对所述浸出提锂单元和所述烟气净化单元冷却处理的水介质冷却单元。
3.根据权利要求1所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统,其特征在于,所述浸出提锂单元还包括与所述氢氧化锂浸出工艺段连通并用于提高锂含量的富锂工艺段。
4.一种回收废旧锂离子电池水循环利用方法,采用权利要求1所述的回收废旧锂离子电池水循环利用系统,其特征在于,包括以下步骤:
将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液;
将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出包含碳酸氢锂的浸出液;
混合氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液以发生中和沉锂反应,反应得到的碳酸锂晶体析出液进行压滤以分离出含锂母液和碳酸锂,含锂母液回用至氢氧化锂浸出工艺段和碳酸氢锂浸出工艺段;
将含锂母液的第三部分输送至烟气净化单元与氟化物反应生成氟化锂水溶液,对氟化锂水溶液进行压滤以分离出氟化锂和压滤水溶液。
5.根据权利要求4所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,其特征在于,所述将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液的步骤中,浸出处理的步骤包括:对包含氧化锂的物料采用多段半闭路循环浸出,含锂母液的锂含量为2~4g/L,浸出后氢氧化锂浸出液中的锂含量为8~12g/L。
6.根据权利要求4所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,其特征在于,所述将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液步骤,包括:
将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行球磨,并通过水化反应生成氢氧化锂,对氢氧化锂进行浸出处理,浸出处理后进行压滤处理,压滤分离出氢氧化锂浸出液和第一浸出滤饼。
7.根据权利要求6所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,其特征在于,将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出碳酸氢锂浸出液的步骤,包括:
向碳酸氢锂浸出工艺段通入二氧化碳以发生碳化反应生成碳酸氢锂,控制碳化温度为15℃~45℃,碳化时间为1h~5h;
分别将含锂母液的第二部分和所述第一浸出滤饼输送至碳酸氢锂浸出工艺段进行浸出处理,控制所述第一浸出滤饼和含锂母液的第二部分的固液质量比为1:2~20,浸出处理后进行压滤处理,压滤分离出包含碳酸氢锂的浸出液。
8.根据权利要求4所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,其特征在于,所述将含锂母液的第二部分输送至碳酸氢锂浸出工艺段对包含碳酸锂的物料进行碳化反应及浸出处理,浸取分离出包含碳酸氢锂的浸出液的步骤中,浸出处理的步骤包括:
对包含碳酸锂的物料采用多段半闭路循环浸出,含锂母液的锂含量为2~4g/L,浸出后包含碳酸氢锂的浸出液中的锂含量为6~9g/L。
9.根据权利要求4所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,其特征在于,所述混合氢氧化锂浸出液和包含碳酸氢锂的浸出液以发生中和沉锂反应,反应得到的混合物进行压滤以分离出含锂母液和碳酸锂步骤中,氢氧化锂浸出液与包含碳酸氢锂的浸出液按体积比2.0~1.0:1进行中和沉锂反应。
10.根据权利要求4所述的回收废旧锂离子电池水循环利用方法,其特征在于,所述将含锂母液的第一部分输送至氢氧化锂浸出工艺段对包含氧化锂的物料进行水化反应及浸出处理,浸取分离出氢氧化锂浸出液之后,还包括:
将氢氧化锂浸出液的一部分进行富锂处理。
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Denomination of invention: A water recycling system and method for recycling waste lithium-ion batteries

Effective date of registration: 20231212

Granted publication date: 20220322

Pledgee: Bank of Changsha Co.,Ltd. Zhuzhou branch

Pledgor: Hunan Kaidi Zhongneng Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980071155