一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，属于废旧电池回收领域，步骤包括：焙烧：在非氧化气体下焙烧废料；碱性浸出：用碱溶液浸出焙烧过的废料，得到碱浸渣；碱性浸出过程中，采用通入保护性气体或添加还原剂；酸性浸出：用酸溶液浸出碱浸渣，得到酸浸液。该方法在非氧化气氛下进行焙烧可以抑制单质铜氧化和促进铜氧化物被还原成单质铜，有利于后续抑制铜的溶出，提高浸出的选择性；配合碱性浸出时通入保护性气体或者添加还原剂进一步抑制金属铜溶出，使金属铜全程维持在单质状态，提高酸性浸出时铁、锂、磷的浸出率而降低铜的浸出率，最终使铝、铜与铁、锂、磷深度分离，提高酸浸液的纯度，能够提高有价金属综合回收率。能够提高有价金属综合回收率。能够提高有价金属综合回收率。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法


[0001]本专利技术涉及一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，属于废旧电池回收领域。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂电池具有工作电压高、稳定性高、循环寿命长、安全性能好等优点，是新能源汽车最重要的配套电池体系之一。从2014年开始，我国新能源汽产销量急剧增长，目前仍然在蓬勃发展，而磷酸铁锂电池使用寿命约6年到10年，大量的生产使用意味着日后大量的废弃。
[0003]目前废旧磷酸铁锂电池处理工艺包括电池的预处理和各种物料（电解液、磷酸铁锂正极废料等）中有价组分的回收，这些工艺过程都极具挑战性。其中，电池的预处理包括电池放电、电解液收集、去壳、电芯拆解、负极片上石墨与铜箔分离、正极片上磷酸铁锂物料与铝箔分离。
[0004]废旧磷酸铁锂电池回收的处理技术能耗高、冶炼过程复杂，导致冶炼回收难以实现有效的经济收益。为了提高回收利益、缩短废旧磷酸铁锂电池回收流程，多数电池回收单位将放电后的电池直接破碎或者将去掉外壳后的电芯破碎，得到磷酸铁锂废料，再从废料中回收Li、Fe等元素。这样处理虽然效率更高，但同时也带来了铜、铝杂质去除难，锂、铁损失大等问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，在较少的预处理步骤下仍能深度去除磷酸铁锂废料中的铜和铝。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，包括以下步骤：焙烧：在非氧化气体下焙烧废料；碱性浸出：用碱溶液浸出焙烧过的废料，得到碱浸渣；所述碱性浸出过程中，采用通入保护气体、添加还原剂两种保护条件中的至少一种进行保护；酸性浸出：用无机酸溶液浸出所述碱浸渣，得到酸浸液。
[0007]该磷酸铁锂废料除铜、铝的方法适用于被直接破碎的磷酸铁锂电池，适用于去掉磷酸铁锂电池外壳后的被破碎的电芯，适用于含铜、铝中至少一种杂质的磷酸铁锂电极被破碎后得到的废料。
[0008]本申请提供的磷酸铁锂废料除铜、铝的方法不但可以高效去除铜、铝杂质，同时也有助于简化废旧磷酸铁锂电池整体回收流程，提高电池的预处理效率，提高如锂、铁和铜等有价元素的综合回收率。
[0009]在一些优选的实施方式中，所述非氧化气体包括氢气、一氧化碳、氮气、稀有气体中的至少一种。焙烧的作用在于除去原料中的残留电解液，避免后续浸出过程氟元素进入到体系中，有利于减少环境污染和冶炼成本。同时，焙烧时的惰性气氛或氮气气氛可以保护
单质铜在高温下不被氧化，还能通过碳热反应使铜氧化物被还原成铜单质，配合碱性浸出时的保护手段，使单质铜全程维持在单质状态，抑制铜在后续酸性浸出时的溶出，提高浸出的选择性。当非氧化气体中含有氢气或一氧化碳时，更有利于原料中铜化合物反应生成单质铜，进一步提高浸出的选择性。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述保护气体包括氮气、稀有气体中的至少一种.在一些优选的实施方式中，所述还原剂选自硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁及铁粉。碱性浸出时通入保护性气体可以有效抑制金属铜氧化，若添加还原剂，可进一步抑制单质铜氧化或促进有价铜还原成单质铜，提高后续酸性浸出的选择性，提高后续酸性浸出时铁、锂、磷的浸出率而降低铜的浸出率。还原剂的加入量为焙烧过的废料中铜总摩尔量的1.0
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2.0倍。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述焙烧的温度为300℃
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800℃，时间1h
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9h，焙烧时间越短，需要的焙烧温度越高。若焙烧温度过高，则会造成锂元素挥发损失；同时磷酸铁锂与碳反应生成磷化亚铁和锂的磷酸盐，磷化亚铁在酸性浸出时容易浸出不完全，造成铁损失。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾中至少一种，在碱性浸出时使用浓度为1mol/L
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3mol/L OH
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的碱溶液。若碱溶液用量过多或浓度过高或碱性浸出时间过长，则会造成最终锂元素损失较多。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述碱性浸出的液固比为9.0
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17.3∶1.0，碱性浸出时间为1h
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3h。
[0014]在一些优选的实施方式中，所述碱性浸出的处理温度为20℃
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60℃。
[0015]在一些优选的实施方式中，所述无机酸溶液选自硫酸、盐酸、硝酸中至少一种，在酸性浸出时使用含1mol/L
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5.6mol/L H
+
的无机酸溶液。
[0016]在一些优选的实施方式中，所述酸性浸出的液固比为11.7
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24.8∶1.0，酸性性浸出时间为1h
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4h。
[0017]在一些优选的实施方式中，所述酸性浸出的处理温度为20℃
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60℃。酸性浸出过程的温度不宜过高，否则可能造成微量铜氧化溶解到溶液中。为了加快浸出速率，采用较高的浸出温度时，可以通过添加还原剂、通入惰性气体或通入还原气体避免铜氧化浸出到溶液中，但是要注意避免引入新的杂质进入到酸浸液中。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术的磷酸铁锂废料除铜、铝的方法采用非氧化气氛焙烧
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碱性浸出
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酸性浸出工艺，能以较少的预处理步骤处理磷酸铁锂废料，在非氧化气氛下抑制单质铜氧化和促进铜氧化物还原成单质铜，有利于后续抑制铜的溶出，提高浸出的选择性；配合碱性浸出时通入保护性气体或者添加还原剂进一步抑制金属铜氧化，使单质铜全程维持在单质状态，提高酸性浸出时铁、锂、磷的浸出率而降低铜的浸出率，最终使铝、铜与铁、锂、磷深度分离，提高酸浸液的纯度，能够提高有价金属综合回收率。
[0019]本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0020]图1是实施例4焙烧料的XRD分析图谱。
[0021]图2是对比例1焙烧料的XRD分析图谱。
[0022]图3是磷酸铁锂废料3的XRD分析图谱。
[0023]图4是实施例5酸浸渣的XRD分析图谱。
[0024]图5是对比例2酸浸渣的XRD分析图谱。
[0025]图6是对比例4焙烧料的XRD分析图谱。
[0026]图7是实施例19酸浸渣的XRD分析图谱。
[0027]图8是对比例5酸浸渣的XRD分析图谱。
[0028]图9是本申请实施例提供的一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法的流程图。
具体实施方式
[0029]磷酸铁锂电池的电芯包括极片、电解液、隔膜等，负极片为涂覆石墨的铜箔，正极片为涂覆磷酸铁锂的铝箔。废旧磷酸铁锂电池处理工艺包括电池的预处理和各种物料中有价组分的回收，预处理包括放电、电解液收集、去壳、电芯拆解、负极片上石墨与铜箔分离、正极片上磷酸铁锂物料与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，其特征在于，包括以下步骤：焙烧：在非氧化气体下焙烧废料；碱性浸出：用碱溶液浸出焙烧过的废料，得到碱浸渣；所述碱性浸出过程中，采用通入保护气体、添加还原剂两种保护条件中的至少一种进行保护；酸性浸出：用无机酸溶液浸出所述碱浸渣，得到酸浸液。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，其特征在于，所述非氧化气体包括氢气、一氧化碳、氮气、稀有气体中的至少一种。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，其特征在于，所述还原剂选自硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁及铁粉，所述还原剂的加入量为焙烧过的废料中铜总摩尔量的1.0
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2.0倍。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300℃
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800℃，时间为1h
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9h。5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂废料除铜、铝的方法，其特征在于，所述碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾中至少一种，在碱性浸出时使用共含1mol/L
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄玲，谭军，王晓阳，李穗敏，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：