鋰電池負(fù)極中的銅 (含量達(dá)35%左右) 是一種廣泛使用的重要生產(chǎn)原料, 粘附于其上的碳粉, 可作為塑料、橡膠等添加劑使用。因此, 對廢鋰電池負(fù)極組成材料進(jìn)行有效分離, 實(shí)現(xiàn)廢鋰電池資源化, 消除其相應(yīng)的環(huán)境影響具有推動作用?；阡囯姵刎?fù)極結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 鋰電池破碎分選設(shè)備采用破碎篩分與氣流分選組合工藝, 對其進(jìn)行分離富集研究, 以實(shí)現(xiàn)廢鋰電池負(fù)極銅與碳粉的分離回收。

負(fù)極材料的破碎篩分

廢鋰電池負(fù)極破碎料主要集中在大于0.590 mm和小于0.074 mm的粒徑范圍內(nèi), 其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20.6%和40.4%;粉碎料中的銅含量隨顆粒粒徑的減小而降低, 相應(yīng)地碳粉含量隨顆粒粒徑減小而增大。由表1可見, 粒徑大于0.250 mm和小于0.125 mm的粉碎料分別為高度富集的金屬銅 (平均品位達(dá)92.4%) 與碳粉 (平均品位達(dá)96.6%) , 可分別將其送于下游企業(yè)回收并利用;而粒徑為0.125~0.250 mm的粉碎料中, 金屬銅的品位較低, 可通過氣流分選提高其純度。

上述破碎解離效果因銅與碳粉的物料特性及負(fù)極結(jié)構(gòu)所致。研究發(fā)現(xiàn), 因銅具有良好的延展性與優(yōu)良的強(qiáng)度與韌性, 在錘振沖擊和擠壓等作用下不易破碎而彎曲團(tuán)繞, 因此, 在破碎過程中趨于富集在較粗粒級范圍內(nèi);而銅箔表面的碳粉依靠PVDF與其粘結(jié), 隨著錘振時間的延長, PVDF的粘合作用逐漸減弱直至消失, 石墨碳粉隨即脫落而富集于較細(xì)的粒級中。

氣流分選是借助組分間的密度差, 以氣體為介質(zhì)對混合物中組分進(jìn)行分離富集的技術(shù), 具有設(shè)備簡單、生產(chǎn)能力大、生產(chǎn)成本低和環(huán)境污染少等特點(diǎn)。物料氣選的難易程度取決于輕重組分與流體介質(zhì)間的密度差, 可以用兩者的比值來衡量

廢鋰電池負(fù)極的主要組成材料銅與石墨碳 利用氣流分選能有效實(shí)現(xiàn)銅與碳粉的分離富集。氣流速度與分選效率的關(guān)系。 隨著表觀氣流速度的增大, 分選效率也隨之增大, 且在氣流速度增大初期, 提高幅度較大;當(dāng)氣流速度達(dá)到1.00 m/s時, 分選效率大, 達(dá)77.2%。氣流速度繼續(xù)增大時, 由于回收率的大幅下降, 導(dǎo)致了分選效率的降低。綜上所述, 操作氣流速度為1.00 m/s, 此時銅的回收率達(dá)92.3%, 品位達(dá)84.4%。