一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂材料浸入氢氧化钠溶液中，进行碱浸除铝，过滤，对过滤得到的除铝后料进行干燥，得到磷酸铁锂粉料，并将过滤出的铝酸钠滤液回收；将磷酸铁锂粉料放入加热炉，通入选择性提锂气体，再进行焙烧，得到磷酸铁和锂的化合物；将磷酸铁和锂的化合物加入球磨机，进行湿法球磨，过滤，分别得到磷酸铁固体和含锂溶液；将含锂溶液的pH值调节至9.0‑11.0，除杂，得到纯净的锂溶液；将碳酸钠溶液加入纯净的锂溶液中反应，过滤，对过滤得到的固体进行洗涤、干燥，得到碳酸锂。用本发明专利技术的方法回收废旧磷酸铁锂材料中的锂，锂回收率高达95％以上。

A method of selective extraction of lithium from waste lithium iron phosphate

【技术实现步骤摘要】
一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法
本专利技术属于锂离子电池电极材料的综合利用
，具体涉及一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法。
技术介绍
磷酸铁锂是目前使用量最多的一种锂离子电池材料，被许多行业内人士看作是未来锂电池的发展方向。21世纪以来，随着锂电新能源市场的井喷式发展，废旧磷酸铁锂电池的处理难题日益凸显。目前报道最多的LiFePO4废料处理工艺主要是从钴酸锂、镍钴锰酸锂等废料回收工艺中借鉴而来。专利技术专利CN104953200A(磷酸铁锂电池中回收电池级磷酸铁及利用废旧磷酸铁锂电池制备磷酸铁锂正极材料的方法)将磷酸铁锂废料采用热处理-酸浸-沉磷酸铁-沉碳酸锂-磷酸铁锂合成工艺，将磷酸铁锂废料重新制备成磷酸铁锂材料，但该工艺中因原料成分复杂，磷酸铁中必将夹杂大量杂质(如铝)，使得合成的磷酸铁锂材料性能受影响，且该方法回收碳酸锂的锂回收率难以保证。专利技术专利CN106450547A(一种从磷酸铁锂废料中回收磷酸铁和碳酸锂的方法)采用氧化焙烧-磷酸浸出-液固分离-沉淀碳酸锂工艺，实现锂和磷铁的高效分离，效果较好，但工艺繁琐。因此，亟需开发一种工艺简单、生产成本低、能耗低、经济效益明显，有利于促进磷酸铁锂电池的回收发展的废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，其工艺简单、生产成本低、能耗低、经济效益明显，有利于促进磷酸铁锂电池的回收发展。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，包括以下步骤：(1)将废旧磷酸铁锂材料浸入氢氧化钠溶液中，进行碱浸除铝，过滤，对过滤得到的除铝后料进行干燥，得到磷酸铁锂粉料，并将过滤出的铝酸钠滤液回收；(2)将磷酸铁锂粉料放入加热炉，通入选择性提锂气体，再进行焙烧，得到磷酸铁和锂的化合物；(3)将磷酸铁和锂的化合物加入球磨机，进行湿法球磨，过滤，分别得到磷酸铁固体和含锂溶液；(4)将含锂溶液的pH值调节至9.0-11.0，除杂，得到纯净的锂溶液；(5)将碳酸钠溶液加入纯净的锂溶液中反应，过滤，对过滤得到的固体进行洗涤、干燥，得到碳酸锂。优选地，步骤(1)中，所述废旧磷酸铁锂材料来自于磷酸铁锂电池生产过程中产生的废弃磷酸铁锂材料和磷酸铁锂电池拆解取得的废旧磷酸铁锂材料。优选地，步骤(1)中，所述氢氧化钠的添加摩尔量为废旧磷酸铁锂材料中铝摩尔量的1.2-1.5倍。优选地，步骤(1)中，所述氢氧化钠溶液和废旧磷酸铁锂材料的质量比为3-5:1。优选地，步骤(1)中，所述碱浸除铝在90℃-95℃下进行，时间为2-3h。优选地，步骤(2)中，所述焙烧在200℃-1000℃下进行，时间为1-6h。优选地，步骤(2)中，所述选择性提锂气体选自氯气、二氧化硫、三氧化硫、二氧化氯、一氧化氯、过氧化氯和氧气中的一种或几种。优选地，步骤(3)中，所述湿法球磨的时间为0.5-2小时，湿法球磨浆料的液固比为2-3:1，湿法球磨物料的细度≥100目。优选地，步骤(4)中，所述将含锂溶液的pH调节至9.0-11.0加入的物质是碳酸钠。优选地，步骤(5)中，所述反应的时间为2-3h。磷酸铁锂分解，转化为磷酸铁和锂的化合物的反应机理如下：2LiFePO4+SO2+O2＝Li2SO4+2FePO42LiFePO4+Cl2＝2LiCl+2FePO4即在高温条件下，实现磷酸铁锂的酸化氧化，生成硫酸锂/氯化锂等可溶性锂盐和磷酸铁渣，水浸后实现锂的选择性浸出。优选地，选择的是SO2+氧气/空气的气体氛围。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术的方法工艺简单、成本低、能耗低，可以实现废旧磷酸铁锂材料中锂的选择性提取，锂的浸出率≥97.75％，铁的浸出率＜0.2％，锂回收率可以达到95％以上，产品价值高，具有可观的经济效益，有利于促进磷酸铁锂电池的回收利用。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。实施例1一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，包括以下步骤：(1)碱浸除铝取废旧磷酸铁锂材料1000g(磷酸铁锂含量89.32％，铝含量2.34％)和3000ml的氢氧化钠溶液(0.380mol/L)混合搅拌，加热至90℃，反应2h，进行碱浸除铝，过滤，得到除铝后料，将除铝后料烘干后得到磷酸铁锂粉料976.9g；(2)焙烧转化将磷酸铁锂粉料800g放入加热炉中，在700℃条件下，通入二氧化硫和氧气混合气体，焙烧3h，磷酸铁锂分解，转化为磷酸铁和锂的化合物983.8g；(3)球磨水浸将磷酸铁和锂的化合物500g，水1000ml，加入到球磨机中进行湿法球磨，过滤后得到磷酸铁固体和含锂溶液1000ml，其锂含量为16.10g/L，铁含量为0.21g/L；计算得锂浸出率97.75％，铁的浸出率为0.16％；(4)锂液除杂将步骤(3)得到的含锂溶液500ml，加入碳酸钠溶液调节pH至10.5，除去其中的杂质，过滤得到纯净的锂溶液；(5)碳酸锂制备向步骤(4)得到的锂溶液400ml中加入200ml的30％碳酸钠溶液，反应2h后，过滤洗涤，干燥后得到碳酸锂产品。实施例2一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，包括以下步骤：(1)碱浸除铝取废旧磷酸铁锂材料1000g(磷酸铁锂含量89.32％，铝含量2.34％)和3000ml的氢氧化钠溶液(0.380mol/L)混合搅拌，加热至90℃，反应2h，进行碱浸除铝，过滤得到除铝后料，除铝后料烘干后得到磷酸铁锂粉料976.9g；(2)焙烧转化将磷酸铁锂粉料800g放入加热炉中，500℃条件下，通入氯气气体，在选择性气氛下，焙烧3h，将磷酸铁锂分解，转化为磷酸铁和锂的化合物929.1g；(3)球磨水浸将焙烧转化后的材料500g，水1500ml，加入到球磨机中进行湿法球磨，过滤后得到磷酸铁固体和含锂溶液1500ml，其锂含量为10.85g/L，铁含量为0.15；计算得锂浸出率98.82％，铁的浸出率为0.17％。(4)锂液除杂将步骤(3)得到的含锂溶液500ml，加入碳酸钠溶液调节pH值至10.2，除去其中的杂质，过滤得到纯净的锂溶液；(5)碳酸锂制备向步骤(4)得到的锂溶液400ml中加入150ml的30％碳酸钠溶液，反应2h后，过滤洗涤，干燥后得到碳酸锂产品。实施例3一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，包括以下步骤：(1)碱浸除铝取废旧磷酸铁锂材料1000g(磷酸铁锂含量87.68％，铝含量5.30％)，和3500ml的氢氧化钠溶液(0.750mol/L)混合搅拌，加热至90℃，反应2h，过滤得到除铝后料，除铝后料烘干后得到磷酸铁锂粉料945.6g；(2)焙烧转化将磷酸铁锂粉料800g放入加热炉中，600℃条件下，通入三氧化硫气体，焙烧4h，将磷酸铁锂分解，转化为磷酸铁和锂的化合物992.3g；(3)球磨水浸将焙烧转化后的材料500g，水1000ml，加入到球磨机中进行湿法球磨，过滤后得到磷酸铁固体和含锂溶液1000ml，其锂含量为16.4g/L，铁含量为0.03g/L；计算得锂浸出率99.58％，铁的浸出率为0.02％。(4)锂液除杂将步骤(3)得到的含锂溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧磷酸铁锂材料浸入氢氧化钠溶液中，进行碱浸除铝，过滤，对过滤得到的除铝后料进行干燥，得到磷酸铁锂粉料，并将过滤出的铝酸钠滤液回收；(2)将磷酸铁锂粉料放入加热炉，通入选择性提锂气体，再进行焙烧，磷酸铁锂分解转化得到磷酸铁和锂的化合物；(3)将磷酸铁和锂的化合物加入球磨机，进行湿法球磨，过滤，分别得到磷酸铁固体和含锂溶液；(4)将含锂溶液的pH调节至9.0‑11.0，除杂，得到纯净的锂溶液；(5)将碳酸钠溶液加入纯净的锂溶液中反应，过滤，对过滤得到的固体进行洗涤、干燥，得到碳酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧磷酸铁锂材料浸入氢氧化钠溶液中，进行碱浸除铝，过滤，对过滤得到的除铝后料进行干燥，得到磷酸铁锂粉料，并将过滤出的铝酸钠滤液回收；(2)将磷酸铁锂粉料放入加热炉，通入选择性提锂气体，再进行焙烧，磷酸铁锂分解转化得到磷酸铁和锂的化合物；(3)将磷酸铁和锂的化合物加入球磨机，进行湿法球磨，过滤，分别得到磷酸铁固体和含锂溶液；(4)将含锂溶液的pH调节至9.0-11.0，除杂，得到纯净的锂溶液；(5)将碳酸钠溶液加入纯净的锂溶液中反应，过滤，对过滤得到的固体进行洗涤、干燥，得到碳酸锂。2.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氢氧化钠的添加量为废旧磷酸铁锂材料中铝摩尔量的1.2-1.5倍。3.根据权利要求1或2所述的废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氢氧化钠溶液和废旧磷酸铁锂材料的质量比为3-5:1。4.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔延超，陈若葵，阮丁山，谭枫，孙颉，郑显亮，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，广东邦普循环科技有限公司，湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43