锂电固废短程高效再生利用与污染控制技术
来源项目
国家级科技奖励
技术分类
固体废物处理处置-工业固废
适用对象及范围
本技术适用于典型锂电固废处理行业，如废三元锂离子电池、废磷酸铁锂电池的再生利用过程
解决的难点问题
一是如何选择性破坏结合力最强的锂-钴-镍-氧化学键，实现锂钴等与杂质的短流程深度分离；二是如何通过定向转移，将流失到废液中的介质回用，解决二次污染问题；三是如何通过全流程模拟优化，获得全局最优的集成工艺。
基本原理
通过引入路易斯酸碱理论对正极废料中锂的选择性提取过程进行分析，明确了不同反应体系中对选择性提锂过程有益的Lewis酸的物化性质，并进一步揭示了Lewis酸的反应路径，明确了液相和固相两种反应体系的差异和共通性，确立了绿色、温和的液相选择性提锂体系。
技术描述（创新点及优势）
攻克了关键金属梯级高效提取与材料短程制备技术。提出结合力差异化调控强化分离-短程材料再生处理新思路，研制出多组元精准解离-有机物可控热解成套技术与装备，开发出选择性提取强化多金属梯级提取分离的技术与设备。开发了基于介质循环和伴生组分利用的二次污染全过程控制技术。重构了全过程优化的锂电固废高效低碳处理集成技术体系，研制出机理-数据双驱动全过程优化设计方法和工具，重构了锂电固废处理与二次污染控制工艺。
技术推广应用情况
集成技术成果已在锂电固废处理、原料制备及相关行业得到大规模应用推广，包括广东邦普、浙江华友、宁德时代、格林美、赣州豪鹏、邯钢集团等行业龙头企业的60项工程（其中10项在建）
应用案例名称
废旧三元锂电池短流程再生利用与污染控制技术
案例地址
湖南宁乡
案例规模
年均处理包括锂电池废料、含钴/镍/铜废料等在内的资源87000吨
项目投运时间
2016.11
验收情况
通过验收
工艺流程
采用“选择性提锂-镍钴锰浸取-镍钴锰协同萃取-萃余液深度处理-三元前驱体合成-热解络合精馏蒸氨-高盐水介质循环”为核心的废料短程利用与污染全过程控制集成工艺。废锂离子电池正极废料经过选择性浸出过程，得到选择性提锂浸取溶液；通过向浸取液中引入亚微米复相磷酸盐沉淀剂深度协同除杂，得到富锂溶液（满足锂盐制备生产需求）和镍钴锰渣（满足分类回收要求）；富锂溶液加入饱和钠盐得到电池级别锂盐和高盐废水；镍钴锰渣全浸出之后，协同除杂萃取，用ORZ吸油微球深度除油处理金属反萃料液得到镍钴锰净化液（可直接用于前驱体制备）；萃余废水和高盐废水经过深度除油进行热解络合精馏蒸氨，得到硫酸钠废水
污染防治效果和达标情况
正极废料经过选择性浸出过程，锂的浸出率达到92.5%，锂的浸出选择性达到96%以上。选择性浸出液中镍、钴、锰的浓度分别为30mg/L、50mg/L和60mg/L左右，铝、铁、铜的浓度分别在60mg/L、45mg/L和20mg/L左右。
二次污染治理情况
针对工艺过程大量使用酸碱并产生高盐废水的问题，通过热解络合精馏技术深度脱除废水中氨，通过双极膜电渗析工艺再生酸和碱溶液，循环使用。
碳排放情况
选取整个技术工艺为核算范围，遵循GB/T32151的碳排放核算方法，综合考虑过程中碳排放、热力、电力碳排放等，得到本技术与现有其他技术相比，碳排放降低30%。
能源、资源节约和综合利用情况
不涉及此项
投资费用
项目总投资1.38亿元。
运行费用
碳酸锂加工成本为1.64万元/吨。
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