一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法技术

本发明专利技术属于废旧电池回收技术领域，具体涉及一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法，包括：（1）将电池黑粉和酸混合进行酸全浸，过滤得到浸出液和浸出渣；（2）将浸出液进行净化除杂，过滤得到净化液和净化渣；（3）在净化液中调节Fe/P摩尔比在1:1

【技术实现步骤摘要】
一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法


[0001]本专利技术属于废旧电池回收
，具体涉及一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法。

技术介绍

[0002]目前磷酸铁锂电池的回收利用受到了广泛关注。废旧LFP电池采用全回收工艺，铁、磷、锂均进入到浸出液中，酸耗较低，为提高锂的浓度和回收率，目前基本采取先沉淀磷酸铁，后蒸发浓缩锂液回收锂工艺，但该工艺需要消耗大量的热能，处理成本高；现有循环浸出工艺因未充分关注到电位对铁锂循环浸出率的重要影响，其铁锂回收率有待进一步提高。
[0003]CN112410556A公开一种磷酸铁锂废粉料的回收方法，包括以下步骤：提供磷酸铁锂废粉料，加入水并进行搅拌，得到磷酸铁锂废浆液；向磷酸铁锂废浆液中加入酸液及氧化剂，得到酸性磷酸铁锂废浆液；将酸性磷酸铁锂废浆液的pH调节至1.9
‑
2.0，得到第一含锂溶液及第一滤渣；向第一含锂溶液中加入第二碱性调节剂，将第一含锂溶液的pH调节至7
‑
11，得到第二含锂溶液及第二滤渣；向第二含锂溶液中加入碳酸盐，得到碳酸锂沉淀；收集第一滤渣及第二滤渣，洗涤后加入盐酸溶液，得到含铁溶液及第三滤渣；将含铁溶液的pH调节至1.9
‑
2.0，得到磷酸铁胶体后进行煅烧操作，得到磷酸铁粉末。其实现对锂、铁及磷分类回收利用，锂的回收率高且纯度高；但是其方案复杂，存在多步洗涤作业，大大增加了工业成本，且铁磷回收率低、磷酸铁杂质含量高，难以满足电池级产品的要求。
[0004]总之，如何在进一步提高铁锂回收率、降低生产成本的情况下对废旧LFP电池进行高值化利用，是本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有磷酸铁锂电池回收方法存在的铁锂回收率低、能耗高的缺陷，提供一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法，该方法具有高铁锂回收率，还能获得电池级磷酸铁；且节能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法，包括以下步骤：（1）将电池黑粉和酸混合进行酸全浸，过滤得到浸出液和浸出渣；（2）将所述浸出液进行净化除杂，过滤得到净化液和净化渣；（3）在所述净化液中加入磷酸盐和/或铁源，调节Fe/P摩尔比在1:1
‑
1.05，得到沉淀前液；（4）在所述沉淀前液中逐渐加入氧化剂，期间采用pH调节剂调节体系pH值维持在1.6
‑
2.0，pH调节剂包括含锂化合物和可选的碱；在所述氧化剂加入完毕后，进行沉淀，过滤得到磷酸铁和沉淀母液；（5）将步骤（4）中得到的磷酸铁依次进行洗涤、陈化，然后经过干燥和煅烧，得到无
水磷酸铁；（6）将步骤（4）中得到的沉淀母液与电位调节剂混合，控制沉淀母液电位在0
‑
300mV，然后循环返回步骤（1）对所述电池黑粉进行所述酸全浸。
[0007]在一些优选实施方式中，步骤（1）中，所述酸全浸的条件包括：酸加入量为电池黑粉质量的60
‑
70%，酸以酸溶液的形式加入，且液固质量比为1
‑
5:1，温度为20
‑
40℃，时间为1
‑
3h。
[0008]在一些优选实施方式中，步骤（2）中，所述净化除杂的过程包括：加入铁粉，铁粉摩尔用量为步骤（1）所得浸出液中铜摩尔量的1
‑
3倍，并控制pH值在2
‑
3，净化时间为4
‑
8h。
[0009]在一些优选实施方式中，步骤（3）中，所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸锂、磷酸二氢钠中的至少一种。
[0010]在一些优选实施方式中，步骤（3）中，铁源为硫酸亚铁和/或铁粉。
[0011]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述沉淀的条件包括：搅拌角速度为600
‑
2500rad/s，沉淀温度为40
‑
70℃，在氧化剂加入完毕后，保持沉淀1
‑
3h。
[0012]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述氧化剂为液体时，其加入速度为1
‑
10mL/min；所述氧化剂为气体时，其加入速度为1
‑
10m3/h。
[0013]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述氧化剂的加入使得控制Fe
2+
的氧化速度在0.01
‑
0.6mol/min，和/或，氧化剂的加入量为沉淀前液中二价铁离子全部氧化理论所需质量的1
‑
2倍。
[0014]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述pH调节剂包括含锂化合物和碱，其中含锂化合物摩尔用量占比为20
‑
60%，碱摩尔用量占比为40
‑
80%。
[0015]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。
[0016]更优选地，所述碱以碱溶液的形式引入，碱溶液的浓度为2
‑
5mol/L。
[0017]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述含锂化合物包括磷酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种。
[0018]在一些优选实施方式中，步骤（4）中，所述pH调节剂的加入方式为：先加碱，后加含锂化合物。
[0019]在一些优选实施方式中，步骤（5）中，所述洗涤的过程包括：在液固质量比为20
‑
30:1条件下，采用pH值为0.5
‑
5的洗涤水逆流洗涤若干次。
[0020]在一些优选实施方式中，步骤（6）中，所述电位调节剂包括亚硫酸钠、铁粉的至少一种。
[0021]在一些优选实施方式中，步骤（6）中，所述控制沉淀母液电位在0
‑
100mV。
[0022]在一些优选实施方式中，步骤（6）中，所述循环返回的次数为2
‑
4次。
[0023]在一些优选实施方式中，所述循环所得的沉淀母液经过除杂后，制备得到碳酸锂。
[0024]本专利技术通过上述技术方案，尤其是采用步骤（4）特定含锂化合物配合调控pH值的方式，并配合步骤（6）调控沉淀母液的电位循环浸出的方法，实现了锂浓度的提高，同时能够保证高铁锂浸出率，还能避免传统对沉淀母液进行蒸发浓缩工艺高耗能的缺点；本专利技术可实现铁锂磷的高效节能回收，产品质量指标稳定，实用性强。本专利技术的循环得到的最终沉淀母液锂浓度高，后续可用于锂的高效回收，得到碳酸锂。
[0025]其中，本专利技术步骤（4）通过加含锂化合物和可选的碱作为pH调节剂调节pH值，既能够充分利用后续锂回收产生的大量含锂溶液，又能够增加锂的浓度，促进锂的高效回收；同时可减少为增加锂浓度所需的循环次数。本专利技术人研究发现，电池黑粉原料浸出时，溶液电位是影响循环浸出率的关键因素，溶液电位过高，浸出时铁磷因氧化而沉淀，并夹带一定量的锂；对此，本专利技术步骤（6）在沉淀母液循环返回浸出前调节电位后，浸出率得到大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能高效回收铁锂的磷酸铁锂电池处理方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将电池黑粉和酸混合进行酸全浸，过滤得到浸出液和浸出渣；（2）将所述浸出液进行净化除杂，过滤得到净化液和净化渣；（3）在所述净化液中加入磷酸盐和/或铁源，调节Fe/P摩尔比在1:1
‑
1.05，得到沉淀前液；（4）在所述沉淀前液中逐渐加入氧化剂，期间采用pH调节剂调节体系pH值维持在1.6
‑
2.0，pH调节剂包括含锂化合物和可选的碱；在所述氧化剂加入完毕后，进行沉淀，过滤得到磷酸铁和沉淀母液；（5）将步骤（4）中得到的磷酸铁依次进行洗涤、陈化，然后经过干燥和煅烧，得到无水磷酸铁；（6）将步骤（4）中得到的沉淀母液与电位调节剂混合，控制沉淀母液电位在0
‑
300mV，然后循环返回步骤（1）对所述电池黑粉进行所述酸全浸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述酸全浸的条件包括：酸加入量为电池黑粉质量的60
‑
70%，酸以酸溶液的形式加入，且液固质量比为1
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5:1，温度为20
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40℃，时间为1
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3h；和/或，步骤（2）中，所述净化除杂的过程包括：加入铁粉，铁粉摩尔用量为步骤（1）所得浸出液中铜摩尔量的1
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3倍，并控制pH值在2
‑
3，净化时间为4
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8h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述磷酸盐包括磷酸钠、磷酸锂、磷酸二氢钠中的至少一种；铁源为硫酸亚铁和/或铁粉。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述沉淀的条件包括：搅拌角速度为600
‑
2500rad/s，沉淀温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙留根，张正阳，杨玮娇，杨永强，韦其晋，程俊武，张胜梅，张逸飞，马鑫铭，张义，彭煜华，
申请(专利权)人：矿冶科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：