微波辅助废旧锂电池正极材料有价金属回收技术进展

火法冶炼法是通过对废旧锂电池正极材料进行高温煅烧，发生氧化还原反应后形成不混溶的熔融层，冷凝后钴等金属被富集为合金，锂等金属被富集成渣相，从而达到分离金属的目的。湿法冶炼法是使浸出溶剂选择性地溶解目的组分，再对目标金属及金属化合物进行分离提纯的一种方法。机械活化法是将正极材料与有机助磨剂混合进行机械球磨化学处理，使其发生物理变化和化学变化，从而实现废旧锂电池正极材料有价金属的分离。生物浸出法是利用微生物辅助正极材料氧化成为可溶性金属硫酸盐，以提高金属浸出率的方法。火法—湿法联合技术主要包括前期处理、浸出以及萃取提纯三大部分，该工艺先对废旧锂电池正极材料进行碳热还原处理，随后利用湿法冶金提炼目标金属。

(1)微波磁控管，根据实际反应过程的需要，选定磁控管的频率和功率。

(2)微波传输系统，将磁控管产生的微波传输给微波谐振腔，并使得微波在传输过程中功率损耗最低。

(3)微波谐振腔及其附属系统，在微波谐振腔体内实现加热物料与微波能之间的相互作用，从而实现微波加热物料的过程。

(4)多种终端参数测控系统，以测量物料在微波加热过程中的相应参数，如温度、压力等。

火法—湿法联合工艺主要包括废旧锂电池的前期处理、有价金属的浸出以及浸出液中目标金属的萃取提纯三大重要环节。微波由于其较常规加热空间利用率更高、加热速率更快、产物绿色环保等优势，能在火湿联合工艺的三个重要回收环节中起到强化作用，有助于实现低能耗、低污染、多回收种类、高分离纯度的锂电池有价金属的回收。

到目前为止，微波技术在废旧锂电池的回收中已取得了显著的研究成果：微波加热的选择性强，加热速度快，是废旧锂电池还原焙烧处理工艺中高效的碳热还原过程强化手段；微波能将反应提取与浸出过程中的快速加热相结合，提高废旧锂电池浸出过程的金属溶出率；高频微波能改变萃取终点的液液相平衡以及加速传热传质过程，有效提高萃取工艺中目标成分的产率和品质。然而，由于锂电池中正极材料的多样性，微波辅助废旧锂电池正极材料有价金属回收技术仍面临着巨大挑战：一方面，需要增强微波加热技术的稳定性，实现前处理工艺的全自动或半自动化；另一方面，要将微波技术与其他强化技术强强联合，开发低能耗、低污染、多回收种类、高分离纯度的回收工艺，以达到国家战略性关键金属全组分、综合化回收的目的。