本发明专利技术提供了一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法，包括：(1)用碱将废旧磷酸铁锂正极材料的铝溶解，收集固体；(2)用硫酸溶解步骤(1)的固体，固液分离得到的溶液进行第一次蒸发浓缩，降温结晶得到液体和结晶，纯化结晶；(3)对步骤(2)得到的液体进行第二次蒸发浓缩，固液分离得到液体和固体，对固体进行除杂和碳化；(4)对步骤(3)得到的液体进行第三次蒸发浓缩。通过该方法，实现了废旧磷酸铁锂材料中锂、铁、磷三种元素的分离，分别制备成了工业级碳酸锂、绿矾和磷酸，以及副产品芒硝。此外，本发明专利技术的方法消耗的辅料较少，可有效降低磷酸铁锂材料回收成本。磷酸铁锂材料回收成本。磷酸铁锂材料回收成本。
【技术实现步骤摘要】
一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法
[0001]本专利技术涉及废旧锂电池综合回收利用
，具体地，本专利技术涉及一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法。
技术介绍
[0002]以磷酸铁锂为正极材料的锂电池因其具有较好的安全性能和循环性能，普遍应用于新能源汽车领域。随着新能源汽车行业的快速发展，动力型锂电池使用量不断快速增长，近几年锂电池的报废量也在快速增长。相较于三元电池中的具有较高回收价值的钴镍锰锂等元素，磷酸铁锂电池中除锂元素外，磷和铁的回收价值较低，若仅回收锂元素，将产生大量的磷铁渣，对土壤环境和水环境造成污染。实现各类锂电池材料的循环再生利用，不仅能够促进新能源汽车行业的健康发展，而且能够减轻废旧锂电池材料造成的环境污染问题。废旧三元锂电池材料中钴镍锰元素的回收主要通过比较成熟的萃取、反萃取工艺将钴镍锰元素分离后制备成相应的金属盐，然后根据需求制备成各种型号的三元前驱体，进而制备成正极材料、锂电池，实现锂电材料的再生利用。镍钴锰锂因价值较高，再生利用具有较好的经济性效益。而废旧磷酸铁锂材料的再生利用，因铁和磷的价值相对较低，造成经济效益较差，暂未开发出较好的再生利用工艺。
[0003]申请号是202010138675.8的中国专利技术专利申请公开了一种废旧磷酸铁锂正极片的回收方法，包括：S1、将拆解废旧磷酸铁锂电池得到的正极片进行机械粉碎，得到正极碎片；S2、将所述正极碎片与固体强碱混匀后，通过焙烧处理使熔融态强碱与铝反应生成偏铝酸盐，收集焙烧处理后得到的混合粉末；S3、将步骤S2得到的混合粉末与水混合，固液分离后，收集固相部分并从中回收锂、铁和/或磷元素。该方法虽然实现了铁锂磷三种元素的同步回收，并直接得到了磷酸铁和碳酸锂两个产品，但是硫酸-磷酸铁锂混合溶液中制备磷酸铁的工艺与传统磷酸铁制备工艺存在较大差异，该方法制备的磷酸铁的性能有待进一步验证。
技术实现思路
[0004]为了解决上述全部或部分问题，本专利技术目的在于提供一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现以上目的：
[0006]一种废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，包括：
[0007](1)用碱将废旧磷酸铁锂正极材料的铝溶解，收集固体；
[0008](2)用硫酸溶解步骤(1)的固体，固液分离得到的溶液进行第一次蒸发浓缩，降温结晶得到液体和结晶，纯化结晶；
[0009](3)对步骤(2)得到的液体进行第二次蒸发浓缩，固液分离得到液体和固体，对固体进行除杂和碳化；
[0010](4)对步骤(3)得到的液体进行第三次蒸发浓缩。
[0011]可选地，在步骤(1)中，碱是浓度为4.5mol/L～5.5mol/L的氢氧化钠溶液。
[0012]可选地，在步骤(2)中，硫酸是浓度为2.0mol/L～2.5mol/L的硫酸溶液，固体与硫酸溶液的重量比是1:4～1:5。
[0013]可选地，在步骤(2)中，在50℃～70℃，用硫酸溶解步骤(1)的固体，溶解后溶液的密度是1.30g/mL～1.35g/mL。
[0014]可选地，在步骤(2)中，第一次蒸发浓缩在80℃～95℃进行，液体蒸发量控制在30％～40％之间，蒸发后溶液的密度在1.50g/mL以上；降温结晶在0℃～5℃进行0.5h～1h。
[0015]可选地，在步骤(3)中，第二次蒸发浓缩在80℃～95℃进行，液体蒸发量控制在35％～50％之间，蒸发后溶液的密度在1.55g/mL之上。
[0016]可选地，在步骤(3)中，除杂是将固体溶解在水中得到浓度是2.0mol/L～3.0mol/L的溶液，用1.0mol/L～2.0mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至值8.0～10.0之间，然后进行固液分离，得到硫酸锂溶液。
[0017]可选地，在步骤(3)中，碳化是将硫酸锂溶液加入到浓度为1.5mol/L～2.0mol/L碳酸钠溶液中，碳酸钠是硫酸锂摩尔量的1.0～1.1倍，碳化温度维持在90～95℃，反应2h～3h。
[0018]可选地，在步骤(3)中，对固体进行除杂和碳化之后在0℃～5℃进行结晶。
[0019]可选地，在步骤(4)中，第三次蒸发浓缩在80℃～95℃进行。
[0020]相比于现有技术，本专利技术的废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法至少具有如下有益效果：
[0021]实现了废旧磷酸铁锂材料中锂、铁、磷三种元素的分离，分别制备成了工业级碳酸锂、绿矾和磷酸，以及副产品芒硝。本专利技术的方法首先利用硫酸亚铁与硫酸锂溶解度的差异，蒸发浓缩后冷却结晶实现了铁与锂、磷的分离，再经过二次蒸发浓缩实现锂与磷的分离。本专利技术的方法消耗的辅料较少，可有效降低磷酸铁锂材料回收成本。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0023]为了充分了解本专利技术的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本专利技术作详细说明。本专利技术的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。
[0024]为了实现同步回收废旧磷酸铁锂电池中锂、铁、磷三种元素，本专利技术的专利技术人通过研究，提出如下构思：首先利用硫酸亚铁与硫酸锂溶解度的差异，蒸发浓缩后冷却结晶得到硫酸亚铁，实现铁与锂、磷分离，然后再次蒸发浓缩实现锂和磷的分离。
[0025]基于此，本专利技术的专利技术人提出了一种废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法，包括：(1)用碱将废旧磷酸铁锂正极材料的铝溶解，收集固体；(2)用硫酸溶解步骤(1)的固体，固液分离得到的溶液进行第一次蒸发浓缩，降温结晶得到液体和结晶，纯化结晶；(3)对步骤(2)得到的液体进行第二次蒸发浓缩，固液分离得到液体和固体，对固体进行除杂和碳化；(4)对步骤(3)得到的液体进行第三次蒸发浓缩。
[0026]通过该方法，实现了废旧磷酸铁锂材料中锂、铁、磷三种元素的分离，分别制备成了工业级碳酸锂、绿矾(即七水硫酸亚铁)和磷酸，以及副产品芒硝(即十水硫酸钠)。此外，本专利技术的方法消耗的辅料较少，可有效降低磷酸铁锂材料回收成本。
[0027]图1是本专利技术的废旧磷酸铁锂正极材料中回收锂铁磷的方法的工艺流程图，下面结合图1，对本专利技术一种优选方案进行详细说明：
[0028](1)去除废旧磷酸铁锂正极材料中的铝
[0029]使用碱，例如浓度为4.5mol/L～5.5mol/L的氢氧化钠溶液，溶解拆解后的废旧磷酸铁锂材料以便将铝溶解，待反应完全之后进行固液分离，收集固体。随后，对固体进行洗涤，例如，采用浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的氢氧化钠溶液对固体进行洗涤。本步骤得到的固体主要是铝含量较低的磷酸铁锂和隔膜、炭黑等。
[0030]在本步骤中，主要发生了以下化学反应：
[0031]2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑
[0032](2)分离本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，其特征在于，包括：(1)用碱将废旧磷酸铁锂正极材料的铝溶解，收集固体；(2)用硫酸溶解步骤(1)的固体，固液分离得到的溶液进行第一次蒸发浓缩，降温结晶得到液体和结晶，纯化结晶；(3)对步骤(2)得到的液体进行第二次蒸发浓缩，固液分离得到液体和固体，对固体进行除杂和碳化；(4)对步骤(3)得到的液体进行第三次蒸发浓缩。2.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，其特征在于，在步骤(1)中，碱是浓度为4.5mol/L～5.5mol/L的氢氧化钠溶液。3.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，其特征在于，在步骤(2)中，硫酸是浓度为2.0mol/L～2.5mol/L的硫酸溶液，固体与硫酸溶液的重量比是1:4～1:5。4.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，其特征在于，在步骤(2)中，在50℃～70℃，用硫酸溶解步骤(1)的固体，溶解后溶液的密度是1.30g/mL～1.35g/mL。5.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂正极材料回收方法，其特征在于，在步骤(2)中，第一次蒸发浓缩在80℃～95℃进行，液体蒸发量控制在30％～40％之间，蒸发后溶液的密度在1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，曹玉欣，戴群英，华东，
申请(专利权)人：贵州红星电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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