一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法技术

本发明专利技术属于有色金属冶炼领域，提供了一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法。主旨在于从磷酸锰铁锂动力电池废料中提取各种金属盐，主要方案包括磷酸锰铁锂粉在转炉中负氧下焙烧除去有机溶剂；细磨焙烧粉用硫酸溶解，过滤分离除去石墨及其它不溶物；过滤液用金属铁粉置换出金属铜；回收铜后溶液按测定Fe/P补配磷酸，加双氧水氧化长时间陈化沉淀出磷酸铁，经过滤、洗涤、重复搅洗纯化分离得到纯的湿磷酸铁；回收磷酸铁后含铝、锰、钴镍硫酸盐溶液沿用金属盐化学沉淀反应机理，以磷酸铝、碳酸锰、碳酸钴镍沉淀ph值范围的不同得以分步沉淀提取、提纯。硫酸锂溶液经纯化、浓缩用碳酸钠沉淀制取电池级碳酸锂产品。碳酸钠沉淀制取电池级碳酸锂产品。

【技术实现步骤摘要】
一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法


[0001]本专利技术属于有色金属冶炼领域，提供了一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法。本专利技术属于磷酸铁锂、磷酸锰酸铁锂、钴镍锂三元材料动力电池、储能电池领域中的磷酸锰铁锂电池退役废料有价金属资源无害化分步回收为高纯度的金属盐的方法。

技术介绍

[0002]磷酸锰铁锂、磷酸铁锂、钴镍锂三元材料三大新能源电池成员中磷酸锰铁锂电池占据重要地位，国家新能源固体电池的高速增长退役废旧电池的绿色无害化资源回收再利用问题日趋紧迫。目前对于磷酸锰铁锂动力电池退役废料回收处理的研究文章主要有：高温氧化后的酸寖提锂法；高温碱盐融烧后水寖提锂后的钴镍有机萃取法。这些方法侧重于金属锂的回收利用，其中隐含的问题是没有实现废料中所含金属资源的整体回收利用，资源利用率低，有危害环境的隐患。本专利技术的方法磷酸锰铁锂电池废料中所含各类金属实现了整体分步回收为高纯度的金属盐，资源利用率高经济效益显著，也实现了绿色环保无害化生产的社会效益，顺应了国家新能源产业政策发展战略要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术以退役磷酸锰铁锂电池正级材料分撤后得到的粉料为研究对象，以绿色环保、节能，分步全额提炼出所含金属组分为目的。
[0004]为了实现上述目的本专利技术采用以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法，包括如下步骤:
[0006]步骤1、磷酸锰铁锂粉料在进气通道密闭的转炉中负氧条件下焙烧除去有机粘接剂而保持所含金属不被氧化，焙烧料粉筛选后细磨，得到细磨料粉；
[0007]步骤2、将步骤1得到的细磨料粉加入硫酸在低酸度值中溶解，过滤分离除去石墨粉及其它不溶物，得到过滤后的纯金属盐溶液；
[0008]步骤3、将步骤2得到纯金属盐溶液按测定硫酸铜含量加入金属铁粉置换金属铜，过滤洗涤分离后得到纯金属铜；
[0009]步骤4、将步骤3回收铜后的纯金属盐过滤液按测定的Fe/P补配磷酸，加双氧水氧化、长时间静置陈化，沉淀出磷酸铁，过滤固液分离洗涤后，磷酸铁初品再加入稀硝酸纯水中重复搅洗纯化操作，固液分离后得到纯净的湿磷酸铁；
[0010]步骤5、将步骤3回收磷酸铁的纯金属盐过滤液加入氢氧化钠调整ph值，将溶液中所含有的铝与残余磷酸沉淀出磷酸铝，过滤洗涤分离得到磷酸铝；
[0011]步骤6、将步骤5回收磷酸铝后的金属盐过滤液加纯净碳酸钠溶液，调整ph值沉淀出碳酸锰，过滤洗涤分离得到纯净的碳酸锰；
[0012]步骤7、将步骤6回收碳酸锰后的金属盐溶液过滤液再加入碳酸钠溶液，调整ph值
沉淀出碳酸钴镍复盐，过滤洗涤分离后得到纯净的碳酸钴镍复盐，回收碳酸钴镍后的硫酸锂溶液转入碳酸锂生产流程，按通用碳酸锂制取工艺方法进行溶液纯化、浓缩、碳酸钠沉淀制得电池级碳酸锂产品。
[0013]上述技术方案中，其步骤1，磷酸锰铁锂粉料在进气通道密闭的转炉中负氧下500
‑
650℃焙烧一小时以上除去有机粘接剂，控制料粉中所含铁、钴金属不被氧化。
[0014]上述技术方案中，其步骤2，焙烧细磨后磷酸锰铁锂粉按料:水＝1:2调浆加硫酸溶解，控制溶解温度90℃以上、游离硫酸10
‑
25克/升、时间4小时以上，过滤分离除去石墨粉及其它不溶物。
[0015]上述技术方案中，其步骤3，过滤后的纯金属盐溶液按其硫酸铜含量加入Cu:Fe＝1:1.5的金属铁粉反应一小时置换出金属铜，铁粉溶于硫酸中生成硫酸亚铁溶液，过滤洗涤分离后得到纯金属铜。
[0016]上述技术方案中，其步骤4，回收铜后的过滤溶液按测定的Fe/P补配磷酸，加双氧水陈化12
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24小时，升温60
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80℃保温2
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4小时完全沉淀出磷酸铁，过滤固液分离后磷酸铁用热纯水洗涤，磷酸铁初品加入ph1
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2稀硝酸纯水调浆，固/液为1/2，60
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80℃搅洗纯化1
‑
3小时，过滤分离后再用ph1
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3的热硝酸纯水洗涤，按此重复搅洗操作2
‑
3次，得到纯净的湿磷酸铁。
[0017]上述技术方案中，其步骤5，回收磷酸铁后的过滤溶液加入氢氧化钠调整ph4.0
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5.5，升温50
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60℃反应2
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3小时将溶液中的铝与残余磷酸沉淀出磷酸铝与氢氧化铝，过滤洗涤得到磷酸铝与氢氧化铝。
[0018]上述技术方案中，其步骤6，回收磷酸铝的过溶滤液升温60
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80℃，先快后慢分次加入浓度为250
‑
350克/升纯净的碳酸钠溶液，调整ph6.9
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7.8恒温恒ph值反应3
‑
5小时完全沉淀出碳酸锰，过滤洗涤分离得到纯净的碳酸锰。
[0019]上述技术方案中，其步骤7，回收碳酸锰后的过滤溶液升温60—80℃，先快后慢分次加入同6碳酸钠溶液调整ph8.1—9.1，恒温恒ph值反应3—5小时完全沉淀出碳酸钴镍，过滤洗涤分离后得到碳酸钴镍复盐，回收碳酸钴镍后的硫酸锂过滤液转入碳酸锂生产流程，按通用碳酸锂生产工艺方法进行溶液纯化、浓缩、碳酸钠沉淀制取电池级碳酸锂产品。
[0020]因为本专利技术采用上述技术方案，因此具备以下有益效果：
[0021]1)、本专利技术在生产线中试验证获得成功、可实行规模化生产，能够按照本专利技术公开的步骤提取出锂、铁、锰、铜、鈷、镍多种金属盐，现有技术中是无法做到的。
[0022]2)、本专利技术实现了磷酸锰铁锂电池退役废料中各金属分步回收转化为相应的金属盐产品，可创造良好的经济效益与绿色环保节能减排效益，适应国家新能源电池发展远景规划战略。
具体实施方式
[0023]以下将对本专利技术的实施例给出详细的说明。尽管本专利技术将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本专利技术进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。
[0024]另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本专利技术同样可以实施。
[0025]针对本专利技术实现原理及背景，作出如下说明：
[0026]1、磷酸锰铁锂废料粉中附着的有机粘接剂危害锂、铁、锰钴镍的分离提纯。研究在贫氧转炉中焙烧粉料将有机溶粘接剂高温碳化与挥发除去而所含铁、钴金属成分不发生氧化方法。二价铁氧化为三价铁的后果是在酸溶解时生成磷酸铁，磷酸铁在硫酸、硝酸中不溶的特性而以固态物留存于石墨废渣中得不到有效回收利用。二价钴氧化成三价钴，在ph0.23—1.09时三价钴就生成三价氢氧化钴沉淀，沉淀磷酸铝时的ph4.0—5.5，此时三价氢氧化钴就与磷酸铝共沉淀而失去分离提纯得目的。同时三价氧化钴与硫酸反应有二氧化硫有毒气体生成而危害环境。除去粉料中有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤1、磷酸锰铁锂粉料在进气通道密闭的转炉中负氧条件下焙烧除去有机粘接剂而保持所含金属不被氧化，焙烧料粉筛选后细磨，得到细磨料粉；步骤2、将步骤1得到的细磨料粉加入硫酸在低酸度值中溶解，过滤分离除去石墨粉及其它不溶物，得到过滤后的纯金属盐溶液；步骤3、将步骤2得到纯金属盐溶液按测定硫酸铜含量加入金属铁粉置换金属铜，过滤洗涤分离后得到纯金属铜；步骤4、将步骤3回收铜后的纯金属盐过滤液按测定的Fe/P补配磷酸，加双氧水氧化、长时间静置陈化，沉淀出磷酸铁，过滤固液分离洗涤后，磷酸铁初品再加入稀硝酸纯水中重复搅洗纯化操作，固液分离后得到纯净的湿磷酸铁；步骤5、将步骤3回收磷酸铁的纯金属盐过滤液加入氢氧化钠调整ph值，将溶液中所含有的铝与残余磷酸沉淀出磷酸铝，过滤洗涤分离得到磷酸铝；步骤6、将步骤5回收磷酸铝后的金属盐过滤液加纯净碳酸钠溶液，调整ph值沉淀出碳酸锰，过滤洗涤分离得到纯净的碳酸锰；步骤7、将步骤6回收碳酸锰后的金属盐溶液过滤液再加入碳酸钠溶液，调整ph值沉淀出碳酸钴镍复盐，过滤洗涤分离后得到纯净的碳酸钴镍复盐，回收碳酸钴镍后的硫酸锂溶液转入碳酸锂生产流程，按通用碳酸锂制取工艺方法进行溶液纯化、浓缩、碳酸钠沉淀制得电池级碳酸锂产品。2.根据权利要求1所述的一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法，其特征在于:其步骤1，磷酸锰铁锂粉料在进气通道密闭的转炉中负氧下500
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650℃焙烧一小时以上除去有机粘接剂，控制料粉中所含铁、钴金属不被氧化。3.根据权利要求1所述的一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法，其特征在于:其步骤2，焙烧细磨后磷酸锰铁锂粉按料:水＝1:2调浆加硫酸溶解，控制溶解温度90℃以上、游离硫酸10
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25克/升、时间4小时以上，过滤分离除去石墨粉及其它不溶物。4.根据权利要求1所述的一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法，其特征在于:其步骤3，过滤后的纯金属盐溶液按其硫酸铜含量加入Cu:Fe＝1:1.5的金属铁粉反应一小时置换出金属铜，铁粉溶于硫酸中生...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵本福，邓建修，王筱静，郝俊，郝彦青，曾宗海，
申请(专利权)人：自贡同发荣新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：