一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法。将废弃磷酸铁锂正极材料经过粉碎后过筛，取筛下物，然后放入还原炉内通入还原性气体还原，还原产生的废气通过引风机引出后喷淋吸收得到喷淋吸收液，物料出料得到还原料；将还原料放入纯水中，同时加入水合肼溶液，搅拌后过滤和洗涤，得到滤液和滤渣，滤渣经过干燥、粉碎，得到的粉碎料经过电磁分选后得到还原铁粉；得到的滤液通入二氧化碳后过滤，得到电池级碳酸锂；得到的喷淋吸收液经过精密过滤后，经过TBP萃取后，氨水反萃，经过浓缩结晶得到DAP晶体。本发明专利技术工艺简单，成本低，工艺流程短，且能够得到超细铁粉、电池级的碳酸锂和DAP等原料，实现了全组分的回收。

A Treatment Method of Waste Lithium Iron Phosphate Cathode Material

The invention discloses a method for treating waste lithium iron phosphate cathode material. The waste lithium iron phosphate cathode material is crushed and sifted, and the filtrate and filtrate residue are obtained by adding hydrazine hydrate solution, mixing, filtering and washing. The filter residue is dried and crushed, and the crushed material is separated by electromagnetism to obtain reduced iron powder; the filtrate is filtered into carbon dioxide to obtain battery-grade lithium carbonate; the spray absorbent is filtered precisely, extracted by TBP, stripped by ammonia water and condensed to crystallize DAP crystal. The invention has the advantages of simple process, low cost and short process flow, and can obtain ultrafine iron powder, battery-grade lithium carbonate, DAP and other raw materials, thus realizing the recovery of the whole component.

【技术实现步骤摘要】
一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法
本专利技术涉及一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，属于循环经济

技术介绍
磷酸铁锂(分子式：LiFePO4；英文：Lithiumironphosphate；又称磷酸锂铁、锂铁磷；简称LFP)，是一种锂离子电池的正极材料。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比，LiMPO4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。但是随着电动汽车的发展，磷酸铁锂报废的废旧电池以及生产过程中的磷酸铁锂废料的资源化利用成为大家关注的焦点，目前废旧磷酸铁锂的回收主要有以下几种：(1)直接将废旧磷酸铁锂经过筛选后搭配新的磷酸铁锂使用，此方法虽然简单，但是搭配之后得到的磷酸铁锂的性能降低，只能用于低端行业；(2)将磷酸铁锂溶解之后，铁沉淀得到氧化铁红、锂回收、磷酸盐回收，但是此工艺流程长，且产品的附加值低。由于磷酸铁锂相比较镍钴锰酸锂三元材料，不含有镍钴等金属元素，所以如果采用流程长的工艺去处理，则经济效益就不明显且回收率偏低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，工艺简单，成本低，工艺流程短，且能够得到超细铁粉、电池级的碳酸锂和DAP等原料，实现了全组分的回收，且回收得到的产品附加值高，能够有较大的利润。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：本专利技术的一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，其为以下步骤：(1)将废弃磷酸铁锂正极材料经过粉碎后过筛，取筛下物，然后放入还原炉内通入还原性气体还原，还原温度为350-500℃，还原时间为5-7h，还原产生的废气通过引风机引出后喷淋吸收得到喷淋吸收液，物料冷却至温度＜45℃，出料在氮气保护下密封存放得到还原料；(2)将还原料放入纯水中，同时加入水合肼溶液，加热至温度为60-75℃搅拌1-2h，然后过滤和洗涤，得到滤液和滤渣，滤渣经过真空干燥后，采用高压氮气进行气流粉碎，得到的粉碎料经过电磁分选后得到还原铁粉；(3)将步骤(2)得到的滤液在温度为30-45℃下通入二氧化碳，调节溶液的pH为7.5-8.5,反应1-2h后过滤，得到电池级碳酸锂,得到的滤液返回步骤(2)洗涤还原料；(4)将步骤(1)得到的喷淋吸收液经过精密过滤后，经过TBP6-9级萃取后，氨水反萃，得到DAP溶液，经过浓缩结晶得到DAP晶体。所述步骤(1)过筛采用50-80目筛，还原性气体为氢气、甲烷、乙炔、一氧化碳、天然气或者水煤气中的至少一种，还原过程保证还原炉内的压力比大气压高50-500Pa，喷淋采用纯水来吸收。所述步骤(2)中还原料与纯水的质量比为1:3-5，加入水合肼溶液使得浆化料中水合肼的浓度为0.01-0.02mol/L，洗涤过程采用50-60℃热水，洗涤至洗涤水的pH为7.5-8后停止洗涤，洗涤水和母液混合到一起，真空干燥的干燥温度为60-75℃。所述步骤(3)中沉淀碳酸锂后的母液返回步骤(2)浆化还原料。所述步骤(2)电磁分选得到的分选料返回步骤(1)进行还原。所述步骤(4)中精密过滤喷淋吸收液采用陶瓷膜过滤，陶瓷膜的孔径为20-30nm，氨水反萃后得到的反萃液的pH为7.4-8。本专利技术采用还原性气体来还原磷酸铁锂，将其中的铁还原为单质铁，将其中的磷酸根挥发出去，再经过喷淋吸收得到磷酸溶液，经过精密过滤后，采用TBP萃取其中的磷酸，再采用氨水反萃，得到DAP溶液，再经过浓缩结晶得到DAP晶体。本专利的工艺流程简单，且实现了全组分的回收，包括锂、铁、磷酸根的回收，且得到的产品均为高附加值的产品，电池级碳酸锂目前的价格在9万/吨左右，超细铁粉的价格在8000元/吨左右，DAP的价格在5500元/吨左右，扣掉成本，每处理一吨废旧磷酸铁锂可以得到纯利润1.5万左右。本专利技术得到的铁粉经过浆化洗涤，将其中的氧化锂洗掉，然后经过真空烘干、氮气保护下的破碎，从而大大降低铁粉中氧的含量，再经过电磁分选，使得铁粉的纯度可以达到99.5％以上，氧含量低于0.2％。本专利技术洗涤得到的氢氧化锂溶液，通入二氧化碳，调节溶液的pH从而得到电池级碳酸锂。喷淋吸收得到的磷酸溶液，经过精密过滤，将其中的固体杂质过滤出去，然后加入TBP进行萃取，从而实现了磷酸的提纯，然后采用氨水反萃，得到纯度高的DAP。本专利技术的有益效果：工艺简单，成本低，工艺流程短，且能够得到超细铁粉、电池级的碳酸锂和DAP等原料，实现了全组分的回收，且回收得到的产品附加值高，能够有较大的利润。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术进行详细说明，如图1所示：本实施例的一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，其为以下步骤：(1)将废弃磷酸铁锂正极材料经过粉碎后过筛，取筛下物，然后放入还原炉内通入还原性气体还原，还原温度为350-500℃，还原时间为5-7h，还原产生的废气通过引风机引出后喷淋吸收得到喷淋吸收液，物料冷却至温度＜45℃，出料在氮气保护下密封存放得到还原料；(2)将还原料放入纯水中，同时加入水合肼溶液，加热至温度为60-75℃搅拌1-2h，然后过滤和洗涤，得到滤液和滤渣，滤渣经过真空干燥后，采用高压氮气进行气流粉碎，得到的粉碎料经过电磁分选后得到还原铁粉；(3)将步骤(2)得到的滤液在温度为30-45℃下通入二氧化碳，调节溶液的pH为7.5-8.5,反应1-2h后过滤，得到电池级碳酸锂,得到的滤液返回步骤(2)洗涤还原料；(4)将步骤(1)得到的喷淋吸收液经过精密过滤后，经过TBP6-9级萃取后，氨水反萃，得到DAP溶液，经过浓缩结晶得到DAP晶体。所述步骤(1)过筛采用50-80目筛，还原性气体为氢气、甲烷、乙炔、一氧化碳、天然气或者水煤气中的至少一种，还原过程保证还原炉内的压力比大气压高50-500Pa，喷淋采用纯水来吸收。所述步骤(2)中还原料与纯水的质量比为1:3-5，加入水合肼溶液使得浆化料中水合肼的浓度为0.01-0.02mol/L，洗涤过程采用50-60℃热水，洗涤至洗涤水的pH为7.5-8后停止洗涤，洗涤水和母液混合到一起，真空干燥的干燥温度为60-75℃。所述步骤(3)中沉淀碳酸锂后的母液返回步骤(2)浆化还原料。所述步骤(2)电磁分选得到的分选料返回步骤(1)进行还原。所述步骤(4)中精密过滤喷淋吸收液采用陶瓷膜过滤，陶瓷膜的孔径为20-30nm，氨水反萃后得到的反萃液的pH为7.4-8。实施例1一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，其为以下步骤：(1)将废弃磷酸铁锂正极材料经过粉碎后过筛，取筛下物，然后放入还原炉内通入还原性气体还原，还原温度为420℃，还原时间为6h，还原产生的废气通过引风机引出后喷淋吸收得到喷淋吸收液，物料冷却至温度＜45℃，出料在氮气保护下密封存放得到还原料；(2)将还原料放入纯水中，同时加入水合肼溶液，加热至温度为65℃搅拌1.5h，然后过滤和洗涤，得到滤液和滤渣，滤渣经过真空干燥后，采用高压氮气进行气流粉碎，得到的粉碎料经过电磁分选后得到还原铁粉；(3)将步骤(2)得到的滤液在温度为40℃下通入二氧化碳，调节溶液的pH为8.5,反应1.5h后过滤，得到电池级碳酸锂,得到的滤液返回步骤(2)洗涤还原料；(4)将步骤(1)得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将废弃磷酸铁锂正极材料经过粉碎后过筛，取筛下物，然后放入还原炉内通入还原性气体还原，还原温度为350‑500℃，还原时间为5‑7h，还原产生的废气通过引风机引出后喷淋吸收得到喷淋吸收液，物料冷却至温度＜45℃，出料在氮气保护下密封存放得到还原料；(2)将还原料放入纯水中，同时加入水合肼溶液，加热至温度为60‑75℃搅拌1‑2h，然后过滤和洗涤，得到滤液和滤渣，滤渣经过真空干燥后，采用高压氮气进行气流粉碎，得到的粉碎料经过电磁分选后得到还原铁粉；(3)将步骤(2)得到的滤液在温度为30‑45℃下通入二氧化碳，调节溶液的pH为7.5‑8.5,反应1‑2h后过滤，得到电池级碳酸锂,得到的滤液返回步骤(2)洗涤还原料；(4)将步骤(1)得到的喷淋吸收液经过精密过滤后，经过TBP6‑9级萃取后，氨水反萃，得到DAP溶液，经过浓缩结晶得到DAP晶体。

【技术特征摘要】
1.一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，其特征在于，为以下步骤：(1)将废弃磷酸铁锂正极材料经过粉碎后过筛，取筛下物，然后放入还原炉内通入还原性气体还原，还原温度为350-500℃，还原时间为5-7h，还原产生的废气通过引风机引出后喷淋吸收得到喷淋吸收液，物料冷却至温度＜45℃，出料在氮气保护下密封存放得到还原料；(2)将还原料放入纯水中，同时加入水合肼溶液，加热至温度为60-75℃搅拌1-2h，然后过滤和洗涤，得到滤液和滤渣，滤渣经过真空干燥后，采用高压氮气进行气流粉碎，得到的粉碎料经过电磁分选后得到还原铁粉；(3)将步骤(2)得到的滤液在温度为30-45℃下通入二氧化碳，调节溶液的pH为7.5-8.5,反应1-2h后过滤，得到电池级碳酸锂,得到的滤液返回步骤(2)洗涤还原料；(4)将步骤(1)得到的喷淋吸收液经过精密过滤后，经过TBP6-9级萃取后，氨水反萃，得到DAP溶液，经过浓缩结晶得到DAP晶体。2.根据权利要求1所述的一种废弃磷酸铁锂正极材料的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)过筛采用50-80目...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍君杰，
申请(专利权)人：鲍君杰，
类型：发明
国别省市：浙江,33