混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法技术

本发明专利技术提供一种混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法。所述混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法包括如下步骤：（1）调浆；（2）超声高能氧和双氧水联合氧化浸出；（3）树脂回收镍钴锰：将酸浸液用除重树脂回收镍钴锰有价金属；（4）初步除杂：将树脂吸附后液用双氧水氧化体系残留亚铁后，再用含钙化合物初步除杂，除去Fe、Al、Ti、F、P杂质；（5）蒸发浓缩；（6）碱性除杂、活性炭脱色、CO2除钙；（7）络合沉锂，最终得电池级碳酸锂产。本发明专利技术提供的混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法，适应性强、设备要求低、工艺简单、能耗低、经济环保、可实现有价金属的综合回收，适用于大规模工业化生产。适用于大规模工业化生产。适用于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料回收领域，具体涉及一种混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法。

技术介绍

[0002]新能源汽车是全球汽车产业绿色发展和转型升级的重要方向，也是中国汽车产业发展的战略选择。近年来，中国新能源汽车产销量连续几年位居全球第一，而被喻为新能源汽车心脏的动力电池，也迎来了爆发式的增长。磷酸铁锂电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应等优点，得到了广泛的应用，其市场份额也逐年增加。但是，磷酸铁锂电池的寿命在5~8年，经新能源汽车的多年推广，磷酸铁锂电池也迎来了退役高潮。退役磷酸铁锂电池若不合理处置，将带来严重的环境污染和资源浪费问题。因此，退役磷酸铁锂电池的回收、无害化处理和资源化再利用已成为热点话题。
[0003]目前，磷酸铁锂电池的回收主要分为高温再生和湿法回收两种。高温再生对废旧电池的针对性不强，需要进行严格的除杂以避免杂质残留，工艺能耗高，污染大，且存在难以均匀化修复的问题，导致修复后磷酸铁锂的电容量、充放电性能与一次材料的性能有明显的下降。湿法回收的原料适应性相对较强，对杂质都有相应的除杂工序，可应用于大规模工业化生产。
[0004]专利CN202110963864.3公布了一种废旧磷酸铁锂材料酸法经济回收锂的方法，该方法包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂粉末与浓硫酸和水调成浆料，加热搅拌条件下进行曝气氧化反应，然后加入过氧化氢继续进行加热搅拌氧化反应，过滤，滤液先用碳酸钙溶液调整pH值，避免锂与残留的磷酸根结合，接着加入石灰调节pH除去镁镍钴锰铝铁铜等杂质，过滤后加入饱和碳酸锂除钙，过滤，最后在滤液中通二氧化碳沉降回收碳酸锂。虽然该方法用曝气的方法代替了一部分的过氧化氢，但是该方法空气氧化率低，耗时长，加热条件下过氧化氢单耗高；净化液Li浓度低，采用CO2沉降回收碳酸锂，反应率低、沉锂母液量大、处理成本高；且酸浸液中有机物未得到处理，影响产品品质；同时，镍钴锰金属未得到回收，造成了资源的浪费，不适宜大规模工业化生产。
[0005]专利CN109088120A公布了一种用废旧磷酸铁锂极片制备电池级碳酸锂的方法，将废旧磷酸铁锂极片置于焙烧炉于700
‑
850℃条件下焙烧，焙烧料经粉碎后过筛分离铝粉，铁锂粉酸浸除去铁磷渣，调碱除杂、沉锂，制得电池级碳酸锂。虽然该方法可以较大程度地回收电池级碳酸锂，解决了湿法粘结剂和电解液对产品品质的影响，但设备要求高、能耗高、粘结剂等燃烧造成了较大的环保压力，对回收成本和环境提出了更高的要求。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术是为了解决现有技术中的不足而完成的，本专利技术的目的在于提出一种混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法。不仅有效降低了过氧化氢的单耗，解决了残留有机物对产品品质的影响，提高了产品质量。同时，还解决了因原料种
类、回收途径、分类方式、破碎工序等多样性造成的混杂镍钴锰金属的回收问题。该方法原料适应性强、设备要求低、工艺简单、成本低、经济环保、可实现有价金属的综合回收。
[0007]本专利技术的一种混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法，包括以下步骤：步骤（1）调浆：将混有三元粉料的磷酸铁锂粉、浓硫酸和水按一定比例调成浆料；步骤（2）联合氧化浸出：向步骤（1）的浆料中通入超声高能氧，同时缓慢加入H2O2，至用1%铁氰化钾溶液检测无Fe
2+
停止氧化，过滤，得酸浸液和酸浸渣；步骤（3）树脂回收镍钴锰：将步骤（2）的酸浸液用除重树脂吸附镍钴锰金属离子，并收集吸附后液，吸附后液中镍钴锰离子含量临近限定值时停止吸附，再利用稀硫酸对树脂进行解析，回收得到含镍钴锰溶液；步骤（4）初步除杂：将步骤（3）的树脂吸附后液用双氧水氧化体系残留的亚铁离子，再用含钙化合物调pH至7～8，除去铁、铝、钛、磷酸根和F离子，搅拌反应0.5～1h，过滤，得初步除杂液和初步除杂渣；步骤（5）蒸发浓缩：将步骤（4）的初步除杂液蒸发浓缩，得浓缩液和少量渣；步骤（6）碱性除杂：用碱式剂调浓缩液pH至碱性，加活性炭脱色，通入CO2气体除钙，搅拌反应0.5～1h，过滤得硫酸锂净化液和碱性除杂渣；步骤（7）络合沉锂：向步骤（6）的净化液中加入有机络合剂，加热溶解后加入纯碱溶液沉锂，再经离心、洗涤、烘干得电池级碳酸锂。步骤（1）中混有三元粉料的磷酸铁锂粉的有价金属成分和质量百分比为：Li3.3～4.5%、Fe28～35%、P10～20%、Al0.1～5%、Ni0.01～2.0%、Co0.01～2.0%、Mn0.01～2.0%等。因原料种类、回收途径、分类方式、破碎工序等的多样性，该铁锂粉混有少量三元粉料，是市场上典型的铁锂粉。
[0008]进一步的，所述步骤（1）中混有三元粉料的磷酸铁锂粉、浓硫酸和水的质量比为5:1.5～1.6:15～20。
[0009]进一步的，所述步骤（2）中超声高能氧流量为10～30m
³
/h，双氧水流速为4～9L/min，反应温度控制在80℃以下，氧化时间为2～4h。
[0010]进一步的，所述步骤（3）中除重树脂为对Ni、Co、Mn金属有优异吸附性能的树脂，吸附后液Ni、Co、Mn离子含量限定值均低于0.001g/L。
[0011]进一步的，所述步骤（4）中含钙化合物为CaO、Ca(OH)2和CaCO3中的一种或两种。
[0012]进一步的，所述步骤（5）中蒸发浓缩至浓缩液Li浓度不低于20g/L。
[0013]进一步的，所述步骤（6）中碱式剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的至少一种，碱式剂调pH至12以上，活性炭按液体质量的3～5
‰
加入，CO2气体流速为5～30m
³
/h。
[0014]进一步的，所述步骤（7）中有机络合剂为EDTA或EDTA
‑
2Na，加入量为络合钙镁理论量的1～2倍，纯碱溶液浓度为200～240g/L，反应温度为85～95℃。
[0015]本专利技术的混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法，以市场上回收的典型铁锂粉为对象，因原料种类、回收途径、分类方式、破碎工序等多样性导致混杂着部分三元粉料，先后通过调浆、超声高能氧和双氧水联合氧化浸出、树脂回收镍钴锰金属、初步除杂、蒸发浓缩、碱性除杂、活性炭脱色和CO2除Ca，得到Li2SO4净化液，再经络合沉锂制得电池级碳酸锂产品。树脂回收的含镍钴锰溶液，可以作为制备三元前躯体材料的原料，资源得到了有效回收。
[0016]本专利技术的混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法，通过超声高能氧的引入，解决了传统双氧水氧化酸浸方法双氧水单耗高、浸出液有机物含量高的缺点，有效降低了生产成本，提高了产品品质。同时，引入除重树脂回收镍钴锰金属，避免了传统
方法酸碱消耗大、压滤困难、除杂工序冗长的现状。该方法在反应体系不断放热的条件下，双氧水单耗接近理论值，Li和镍钴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）调浆：将混有三元粉料的磷酸铁锂粉、浓硫酸和水按一定比例调成浆料；步骤（2）联合氧化浸出：向步骤（1）的浆料中通入超声高能氧，同时缓慢加入H2O2，至用1%铁氰化钾溶液检测无Fe
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停止氧化，过滤，得酸浸液和酸浸渣；步骤（3）树脂回收镍钴锰：将步骤（2）的酸浸液用除重树脂吸附镍钴锰金属离子，并收集吸附后液，吸附后液中镍钴锰离子含量临近限定值时停止吸附，再利用稀硫酸对树脂进行解析，回收得到含镍钴锰溶液；步骤（4）初步除杂：将步骤（3）的树脂吸附后液用双氧水氧化体系残留的亚铁离子，再用含钙化合物调pH至7～8，除去铁、铝、钛、磷酸根和F离子，搅拌反应0.5～1h，过滤，得初步除杂液和初步除杂渣；步骤（5）蒸发浓缩：将步骤（4）的初步除杂液蒸发浓缩，得浓缩液和少量渣；步骤（6）碱性除杂：用碱式剂调浓缩液pH至碱性，加活性炭脱色，通入CO2气体除钙，搅拌反应0.5～1h，过滤得硫酸锂净化液和碱性除杂渣；步骤（7）络合沉锂：向步骤（6）的净化液中加入有机络合剂，加热溶解后加入纯碱溶液沉锂，再经离心、洗涤、烘干得电池级碳酸锂。2.如权利要求1所述的混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收镍钴锰金属的方法，其特征在于：所述步骤（1）中混有三元粉料的磷酸铁锂粉、浓硫酸和水的质量比为5:1.5～1.6:15～20。3.如权利要求2所述的混有三元粉料的磷酸铁锂粉提锂和回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，李玲玲，章小明，黄斌，曾飞强，王超强，江天宇，彭亮，张大泽，张钰，廖奇，黄子威，
申请(专利权)人：江西赣锋循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：