基于镍冶金启发的NCM废电池与FGD石膏协同回收策略：锂高效提取与镍钴冰铜绿色制备

本综述创新性地提出一种镍冶金启发的协同回收策略，通过硫化-还原焙烧与造渣熔炼联用技术，实现废锂离子电池黑粉（BM）与脱硫石膏（FGD gypsum）的资源化利用。该工艺以FGD石膏为硫源，将锂转化为水溶性Li2SO4（回收率99.3%），镍钴转化为硫化物，并通过高温熔炼分离杂质，获得高纯度镍钴冰铜（Ni-Co matte）（Ni/Co回收率＞98%），为电池级硫酸盐生产提供低成本、高兼容性的绿色解决方案。

　　

Highlight

本研究通过热力学模拟与实验验证，揭示了钙基硫化剂在回收体系中的反应路径。平衡相分析表明，在优化条件下（CaSO₄/NCM摩尔比2.5，碳添加量理论值1.2倍，温度950°C），锂几乎完全转化为Li₂SO₄，而镍钴则以硫化物形式固定。

Sulfidizing reduction roasting（硫化还原焙烧）

焙烧过程中的潜在反应路径及其标准吉布斯自由能变化详见附表S3和图S1（补充材料）。通过FactSage 8.3模拟不同钙硫酸盐和碳添加量（每摩尔NCM正极材料）及焙烧温度下的平衡相组成（图3）表明：在最佳参数下，锂优先形成水溶性Li₂SO₄，镍钴转化为Ni₃S₂和Co₉S₈，而锰则以MnS形式进入固相。

Conclusions（结论）

本研究开发了一种基于FGD石膏的硫化还原焙烧-造渣熔炼联合工艺，成功从废三元锂离子电池中高效回收镍、钴和锂。钙硫酸盐辅助的硫化还原焙烧促使锂转化为Li₂SO₄（浸出率99.3%），后续造渣熔炼有效去除杂质，获得富镍钴冰铜，为电池材料闭环回收提供了经济可行的技术路径。