一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法，包括“制备正极粉‑循环浸出‑过滤洗涤等”八个步骤。本发明专利技术的目的是提供一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法，该工艺方法环境友好、能耗低、生产成本低、排污量少，高效地实现资源综合利用，满足工业化生产。

A Method for Extracting Lithium Carbonate from Abandoned Lithium Iron Phosphate Battery Positive Powder

The invention discloses a method for extracting lithium carbonate from scrap lithium iron phosphate battery cathode powder, including eight steps of \preparation of cathode powder, cyclic leaching, filtration and washing\. The aim of the present invention is to provide a method for extracting lithium carbonate from scrap lithium iron phosphate battery cathode powder. The process has the advantages of friendly environment, low energy consumption, low production cost, low sewage discharge, high efficiency in realizing comprehensive utilization of resources and satisfying industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法
本专利技术涉及属于二次资源回收利用和循环经济
，具体涉及一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法。
技术介绍
作为可规模化应用储能器件中能量密度最高的二次电池，锂离子电池已覆盖了绝大部分移动通信和数码产品市场，并对其技术进步产生了重要的影响，近年来，随着性能和制作水平的提高，锂离子电池开始应用于储能产业、绿色环保的新能源电动汽车和其他电动交通工具，成为新能源产业中非常重要的一个产品，国际、国内市场对锂离子电池的需求量已开始呈井喷态势。随着锂离子电池的应用，每年都有大量使用周期到期后的报废的锂离子电池需要安全、环保、高效率地处理。废锂电池回收对新能源可持续发展具有重大的现实意义，废旧锂电池的回收工作不仅能够减轻废旧锂电池对环境的影响，还可以节约资源，降低电池的生产成本，产生较大的经济效益。由于锂电池回收是近几年兴起的新型产业，过去的生产实践和技术积累几乎是一片空白。近几年国内技术人员陆陆续续申请了许多废旧锂电池回收的专利,比如申请号为201410354162.5的中国专利，利用报废的磷酸铁锂电池正极拆解成磷酸铁锂电极与石墨板电极放入电解槽中加入电解液进行电解，使锂离子脱离进入溶液，再将溶液浓缩后提取锂盐。此方法在原理上可行，在实际上实施困难，我们在拆解锂电池的实践中，大部分含磷酸铁锂的正极片在拆解、包装、运输的过程中已经基本上破损了，所以不能从废锂电池上获取到磷酸铁锂电极片，电解、浓缩含锂溶液能耗巨大，在经济上也不可行，根本在生产中无法应用。还比如在CN102280673A、CN104362468A和CN102751548A这几个国家专利中都采用了将旧磷酸铁锂片（粉）进行高温煅烧、去除有机物、氧化二价铁，再进行球磨、风选、溶剂浸出、除杂、沉淀来提取锂。在这些方法中，首先磷酸铁锂与铝集流体分离的步骤中都用到了高温焙烧，在高温焙烧的过程中，由于极片中有含氟的油性粘结剂PVDF，极片中还混有塑料隔膜、碳酸酯类溶剂等物质，高温焙烧时，这些物质会产生氟化物和致癌的二噁英气体，严重污染环境及对人体产生严重影响，国家环保对此监控十分严格，废旧锂电池想通过高温焙烧来焚烧掉其中含有的大量有机物，在环保上很难通过。针对废磷酸铁锂电池正极提锂在生产实践中遇到的一系列问题，我们在生产实践中不断摸索、改进，确立了废磷酸铁锂正极片低温电加热搓磨分离、筛分和旋风分离磷酸铁锂粉和铝粒，磷酸铁锂粉直接用硫酸动态循环浸出，浸出液固液分离后，溶液除铁、除铝、除磷过滤、滤液加烧碱除钙、镁后经过浓缩再加碳酸钠沉淀碳酸锂的简单工艺流程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法，该工艺方法环境友好、能耗低、生产成本低、排污量少，高效地实现资源综合利用，满足工业化生产。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备正极粉：将拆解的废磷酸铁锂电池正极片放入低温电加热搓磨机中将加温时间调至1～3分钟，温度调至150～300℃的范围内，通过筛分和旋风收尘使铝集流体与磷酸铁锂粉分离；步骤2：循环浸出：将步骤1所得的磷酸铁锂正极粉按1︰3.5～5的固液比加入到放入了水或滤渣洗液的循环化合桶内，所述循环化合桶是两个相同容积为25m3～50m3的钢衬防腐瓷砖、带搅拌、带盖的圆桶；安装高度相差300mm～1000mm，且安装位置高的桶称为化合桶Ⅰ，安装位置低的桶称为化合桶Ⅱ；化合桶Ⅰ和化合桶Ⅱ上部用￠350mm的PP管连接；化合桶Ⅱ的底部安装了一台循环泵从化合桶Ⅰ上部泵入；按正极粉重量的30%～70%从化合桶Ⅰ加入浓硫酸，不需要加热；由于正极粉中含有较多的有机物和2%～3%左右的铝粉，在加入浓硫酸反应时，化合桶上部会产生厚厚的一层浓稠的泡沫，会不断地冒槽，从化合桶Ⅰ不断地通过￠350mm的PP管流向化合桶Ⅱ，泡沫和液体再通过化合桶Ⅱ下部安装的循环泵不断地从上部泵入化合桶Ⅰ，整个反应过程一直循环，反应时间2～6h，检测合格后加入碳酸钙粉将PH值调整到2～5；步骤3：过滤洗涤：将步骤2反应的浆料泵入自动厢式压滤机过滤，滤液进入下一个工序，滤渣再放入滤渣搅洗桶中搅洗再过滤，搅洗过滤1～3次后，检测渣含可溶锂小于0.02%～0.1%时，渣洗涤合格，洗涤液分别放入贮液桶中，渣放入渣库中，集中处理；步骤4：除磷、除铁、除铝：从步骤3得到的浸出液加入到除杂桶中加热到60～90℃，按每立方浸出液加入5～30kg32%的双氧水氧化60～90分钟，然后再加Ca(OH)2,将PH值调到6～10，检测溶液中铁、铝、磷合格后，用压滤机过滤，过滤渣入渣库统一处理，溶液进入下一工序；步骤5：溶液除钙、镁：将步骤4得到的滤液放入除杂桶内，加热至75～90℃，加片碱将PH值调到12以上；反应30～60分钟后，检测钙、镁都合格后再过滤，滤渣入渣库统一处理，滤液进入下一工序；步骤6：除杂液浓缩：将步骤5得到的除杂液泵入贮液池，在四效蒸发器内蒸发浓缩，净化液浓缩至含氧化锂40～60g/l时，放入沉降池中冷却、沉淀；步骤7：沉淀碳酸锂产品：将步骤6浓缩后，在沉淀池中静置24h后的溶液从上部抽取上清液加入到沉锂釜中，再往釜中按锂摩尔比的1.1～1.6倍加入食品级纯碱固体粉末后，再按每立方液加入0.5～2kg的比例在釜中加入络合剂EDTA二钠，升温至70～95℃，搅拌60～150分钟，取样合格后，脱水、洗涤、干燥后得到碳酸锂产品；步骤8：沉锂尾水处理：将步骤7沉锂尾液、洗涤水泵入MVR蒸发器高温结晶，生产元明粉产品，冷凝水返回步骤三作为洗涤用水；进一步的，所述的步骤1中，从低温电加热搓磨机中分离出的磷酸铁锂粉目数达到300-400目占85%，铝含量≤3%。进一步的，所述的步骤2中，放入循环化合桶中的滤渣洗液含氧化锂达到3.5～4.5g/l，最后浸出液的氧化锂含量在17～18g/l。进一步的，所述步骤3中，滤渣洗涤时采用渣和洗水逆流式洗涤，洗涤液的量和浸出液的量相等，保持水系平衡，避免水系膨胀。进一步的，所述步骤4中，加入的Ca(OH)2为制成的乳剂。进一步的，所述步骤5中，加片碱除钙镁时，如果PH值在12以上时，钙镁还未达标，可以加入20%的碳酸钠溶液，添加量按钙、镁摩尔量之和的1.5倍加入。进一步的，所述步骤7中，在碳酸锂洗涤操作时，为了将钠离子、钾离子、硫酸根、氯根等可溶性物质洗涤达标，采用二次搅洗、三次自动离心机脱水的操作流程。进一步的，浸出渣可作为生产磷肥和冶炼磷铁的原料。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在处理报废锂电池正极片时，采用低温电加热搓磨分离磷酸铁锂和铝集流体的创新技术，加热温度控制在含氟粘结剂PVDF刚好失效，而氟又不分解的温度范围，在这个温度范围之内，同时保证塑料隔膜和碳酸酯类溶剂也不分解，这就解决了锂电池正极片高温焙烧产生有害的含氟气体、产生致癌的二噁英气体危害环境和人的身心健康的难题。2、为了解决磷酸铁锂正极粉酸浸时冒槽，浸出操作无法进行的难题，设计了循环浸出的创新工艺，确保了正常生产。3、整个生产工艺设计具有流程短、节能、生产成本低、锂回收率高、产品质量好的特点：锂综合回收率大于92%，比目前国本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备正极粉：将拆解的废磷酸铁锂电池正极片放入低温电加热搓磨机中将加温时间调至1～3分钟，温度调至150～300℃的范围内，通过筛分和旋风收尘使铝集流体与磷酸铁锂粉分离；步骤2：循环浸出：将步骤1所得的磷酸铁锂正极粉按1︰3.5～5的固液比加入到放入了水或滤渣洗液的循环化合桶内，所述循环化合桶是两个相同容积为25m

【技术特征摘要】
1.一种从报废的磷酸铁锂电池正极粉中提取碳酸锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：制备正极粉：将拆解的废磷酸铁锂电池正极片放入低温电加热搓磨机中将加温时间调至1～3分钟，温度调至150～300℃的范围内，通过筛分和旋风收尘使铝集流体与磷酸铁锂粉分离；步骤2：循环浸出：将步骤1所得的磷酸铁锂正极粉按1︰3.5～5的固液比加入到放入了水或滤渣洗液的循环化合桶内，所述循环化合桶是两个相同容积为25m3～50m3的钢衬防腐瓷砖、带搅拌、带盖的圆桶；安装高度相差300mm～1000mm，且安装位置高的桶称为化合桶Ⅰ，安装位置低的桶称为化合桶Ⅱ；化合桶Ⅰ和化合桶Ⅱ上部用￠350mm的PP管连接；化合桶Ⅱ的底部安装了一台循环泵从化合桶Ⅰ上部泵入；按正极粉重量的30%～70%从化合桶Ⅰ加入浓硫酸，不需要加热；由于正极粉中含有较多的有机物和2%～3%左右的铝粉，在加入浓硫酸反应时，化合桶上部会产生厚厚的一层浓稠的泡沫，会不断地冒槽，从化合桶Ⅰ不断地通过￠350mm的PP管流向化合桶Ⅱ，泡沫和液体再通过化合桶Ⅱ下部安装的循环泵不断地从上部泵入化合桶Ⅰ，整个反应过程一直循环，反应时间2～6h，检测合格后加入碳酸钙粉将PH值调整到2～5；步骤3：过滤洗涤：将步骤2反应的浆料泵入自动厢式压滤机过滤，滤液进入下一个工序，滤渣再放入滤渣搅洗桶中搅洗再过滤，搅洗过滤1～3次后，检测渣含可溶锂小于0.02%～0.1%时，渣洗涤合格，洗涤液分别放入贮液桶中，渣放入渣库中，集中处理；步骤4：除磷、除铁、除铝：从步骤3得到的浸出液加入到除杂桶中加热到60～90℃，按每立方浸出液加入5～30kg32%的双氧水氧化60～90分钟，然后再加Ca(OH)2,将PH值调到6～10，检测溶液中铁、铝、磷合格后，用压滤机过滤，过滤渣入渣库统一处理，溶液进入下一工序；步骤5：溶液除钙、镁：将步骤4得到的滤液放入除杂桶内，加热至75～90℃，加片碱将PH值调到12以上；反应30～60分钟后，检测钙、镁都合格后再过滤，滤渣入渣库统一处理，滤液进入下一工序；步骤6：除杂液浓缩：将步骤5得到的除杂液泵入贮液池，在四效蒸发...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭春波，
申请(专利权)人：谭春波，
类型：发明
国别省市：湖南,43