本发明专利技术公开了一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的方法，所述方法通过一级酸浸和第一保温自沉淀进行初步除杂，获得磷酸铁粗品，再通过二级酸浸重溶和第二保温自沉淀达到深度除杂效果，得到了高纯磷酸铁。本发明专利技术所述方法仅通过酸浸，氧化，保温自沉淀等步骤，即可得到高纯磷酸铁，无需加入其它除杂试剂，处理成本低，处理后产生的废弃物少，对环境影响小，是一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的可行方法。酸铁的可行方法。酸铁的可行方法。
【技术实现步骤摘要】
一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的方法
[0001]本专利技术涉及锂电池回收
，特别涉及一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的方法。
技术介绍
[0002]目前，退役动力锂离子电池数量庞大，其中退役磷酸铁锂电池的占比一直在70％以上。由于磷酸铁锂电池中含有正极、负极、电解液、隔膜、粘结剂(PVDF)等有价但有害的物质，采用适当的回收技术以利用其中的有价组分是当前研究的焦点。
[0003]退役电池中废旧磷酸铁锂正极粉的经济价值较高，是该类电池回收利用的重点。其中锂元素的回收再生工艺较为简单，已有较多成熟技术，但铁磷的回收处理技术还有待进一步提高。铁磷回收一般通过酸溶、中和沉淀实现，但铝、铜、镍、镁、锌和钙等杂质会随磷酸铁沉淀而共同析出，影响磷酸铁产品的纯度，因此从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁一直是循环再生废磷酸铁锂过程的难点。
[0004]CN102610813A公开了一种去除磷酸铁锂中杂质的方法及其电池，该方法将包碳磷酸铁锂材料浸泡在pH恒定为3.5～8.0的无机酸溶液中，可不破坏LiFePO4中的Fe而溶解Fe单质、FeO、Fe2O3、Fe2P等杂质，再用NMP/乙醇等有机溶剂去除有机杂质，过滤后在400～600℃条件下煅烧脱碳，达到有效除杂效果。但该除杂过程只针对碳粉和Fe系杂质，对原料中常见的Al、Cu等杂质去除效果不明显，普适性较差。
[0005]CN103086341A公开了一种用磷铁制备电池级磷酸铁的方法，该方法提到将磷铁浸出，对滤液先后进行重结晶、膜滤、碳吸附、络合隐蔽等操作以去除杂质硅、锰、钙、镁、钾、钠元素，再诱导结晶获得磷酸铁的方法。该方法可有效获得高纯度的磷酸铁产品，但其除杂工序较多，流程复杂。
[0006]CN107902637A公开了一种高纯磷酸铁的生产方法，该方法利用工业硫酸亚铁为原料，将其溶解后，除杂，氧化其中Fe(Ⅱ)，再沉淀高纯磷酸铁。该方法主要经过三次除杂，第一次除杂是调节溶液pH，加入可溶性硫化物继续反应，反应结束后加入絮凝剂，除去重金属(Zn
2+
、Cu
2+
、Pb
2+
、Hg
2+
等)杂质；第二次除杂是向滤液中加入氟化物，除去钙镁杂质；第三次除杂是向二次滤液中加入磷酸，体系内形成磷酸亚铁胶体，吸附溶液中微量重金属沉淀物和氟化物沉淀物。该方法除杂过程复杂，且会产生大量重金属固废。
[0007]因此，亟需开发一种工艺流程简单、处理成本低、处理后废弃物少、对环境影响小的从实际含杂质的废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁产品的方法。
技术实现思路
[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的方法，所述方法通过两级酸浸实现从废旧磷酸铁锂正极粉中得到高纯磷酸铁，所述方法工艺流程简单、处理成本低，适合大规模工业化应用。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的方法，所述方法包括如下步骤：
[0011](1)混合废旧磷酸铁锂正极粉和第一酸溶液，在
‑
20～25℃的条件下进行一级酸浸后，经固液分离，得到浸出液；
[0012](2)混合浸出液和过氧化氢溶液，进行氧化反应后，依次经第一保温自沉淀和固液分离，得到磷酸铁粗品；
[0013](3)混合磷酸铁粗品和H
+
浓度为4～36mol/L的第二酸溶液，进行二级酸浸后，依次经第二保温自沉淀和固液分离，得到高纯磷酸铁。
[0014]本专利技术所述方法采用废旧磷酸铁锂正极粉的粒径为74μm以下，与第一酸溶液的接触面积大，有利于铁磷的高效浸出；一级酸浸在较低温度
‑
20～25℃的条件下进行，且低温条件可以抑制废旧磷酸铁锂正极粉中夹杂的金属铝的浸出；氧化反应采用过氧化氢溶液进行，相较于过硫酸钠等含金属离子的氧化剂而言，不会引入其他杂质离子，进一步保证了最终得到的磷酸铁的纯度；磷酸铁粗品主要为二水磷酸铁，在H
+
浓度为4～36mol/L的第二酸溶液中可以实现较好的溶解，从而实现在第二保温自沉淀后得到的磷酸铁收率高，纯度高。
[0015]本专利技术中步骤(1)所述一级酸浸的温度为
‑
20～25℃，例如可以是
‑
20℃、
‑
10℃、
‑
5℃、
‑
2℃、0℃、5℃、10℃或25℃。
[0016]本专利技术中步骤(3)所述第二酸溶液中的H
+
浓度为4～36mol/L，例如可以是4mol/L、10mol/L、15mol/L、20mol/L、25mol/L、30mol/L、33mol/L或36mol/L。
[0017]本专利技术对所述固液分离没有限制，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于固液分离的方法，例如可以是过滤、沉降或离心等。
[0018]优选地，步骤(1)所述废旧磷酸铁锂正极粉中的磷酸铁的含量为不低于50wt％，例如可以是50wt％、55wt％、60wt％、70wt％、80wt％、85wt％或95wt％。
[0019]优选地，步骤(1)所述废旧磷酸铁锂正极粉中还含有杂质。
[0020]优选地，所述杂质包括不溶于酸的隔膜、塑料外壳、石墨粉中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制的组合包括隔膜和塑料外壳的组合，塑料外壳和石墨粉的组合或隔膜、塑料外壳和石墨粉三者的组合。
[0021]优选地，所述杂质还包括可溶于酸的铝集流体、铜集流体、镍、镁、锌或钙中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制的组合包括铝集流体和铜集流体的组合，铜集流体和镍的组合，镍和镁的组合，锌和钙的组合，铝集流体、铜集流体和镍三者的组合或镍、镁、锌和钙四者的组合。
[0022]优选地，步骤(1)所述第一酸溶液包括硫酸溶液、盐酸溶液或磷酸溶液中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制的组合包括硫酸溶液和盐酸溶液的组合，盐酸溶液和磷酸溶液的组合或硫酸溶液、盐酸溶液和磷酸溶液三者的组合。
[0023]优选地，所述第一酸溶液中的H
+
浓度为0.1～12mol/L，例如可以是0.1mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、6mol/L、8mol/L、10mol/L或12mol/L。
[0024]优选地，步骤(1)所述废旧磷酸铁锂正极粉和第一酸溶液的固液比为1:(1～100)g/mL，例如可以是1:1g/mL、1:5g/mL、1:10g/mL、1:30g/mL、1:50g/mL、1:80g/mL或1:100g/mL。
[0025]优选地，所述一级酸浸的时间为20～600min，例如可以是20min、50min、100min、200min、400min、500min或600min。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种从废旧磷酸铁锂正极粉中回收高纯磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)混合废旧磷酸铁锂正极粉和第一酸溶液，在
‑
20～25℃的条件下进行一级酸浸后，经固液分离，得到浸出液；(2)混合浸出液和过氧化氢溶液，进行氧化反应后，依次经第一保温自沉淀和固液分离，得到磷酸铁粗品；(3)混合磷酸铁粗品和H
+
浓度为4～36mol/L的第二酸溶液，进行二级酸浸后，依次经第二保温自沉淀和固液分离，得到高纯磷酸铁。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述废旧磷酸铁锂正极粉中的磷酸铁的含量为不低于50wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述第一酸溶液包括硫酸溶液、盐酸溶液或磷酸溶液中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一酸溶液中的H
+
浓度为0.1～12mol/L。4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述废旧磷酸铁锂正极粉和第一酸溶液的固液比为1:(1～100)g/mL；优选地，所述一级酸浸的时间为20～600min。5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述过氧化氢溶液的用量为其理论用量的1.0～2.0倍；优选地，所述过氧化氢溶液的加入方式为滴加；优选地，所述过氧化氢溶液的滴加速度为1.0～10.0mL/min。6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化反应的时间为5～60min；优选地，所述氧化反应的温度为
‑
20～60℃。7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一保温自沉淀的温度为100～220℃；优选地，所述第一保温自沉淀的时间为...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑诗礼，张盈，王晓健，娄文博，张洋，乔珊，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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