【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开属于废旧电池回收，涉及一种铁铝渣资源化回收铝和铁的方法。
技术介绍
1、近年来电池发展迅猛，广泛应用于数码电子、智能电网、电动汽车和大规模储能材料等多个领域。然而，电池循环寿命始终有限，意味着废旧电池的产生量也在逐年增加，废旧电池的回收成为必不可少的产业链。
2、目前的湿法回收三元电池工艺中，主要产生的材料为石墨渣、铁铝渣和海绵铜。其中，海绵铜可以作为产品低价出售；石墨渣的主要成分为电池粉中的负极粉石墨；铁铝渣的渣量最大，主要成分为铁铝，同时夹带一定量的有价重金属的镍钴锰，无论资源化还是无害化难度很高，现行业对铁铝渣都以固废或危废处置。
3、铁铝是自然界中含量较高的金属元素，有较高的利用价值，废旧电池回收的湿法工艺产生的铁铝渣含有大量铁铝，能够将这部分铁铝分离出来并回收是非常有意义的。
技术实现思路
1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
2、针对现有技术存在的不足，本公开的目的在于提供一种铁铝渣资源化回收铝和铁的方法。本公开首先通过碱转反应分离出铁铝渣中的硫酸根；然后通过碱浸反应从碱转后铁铝渣中分离出铝元素，得到铝酸盐溶液，进而可获得氢氧化铝产品，而铁元素仍留在铁渣中，由此可实现铁铝元素的分离；之后利用硫酸铁溶解度原理，得到硫酸铁产品。因此，采用本公开的方法可有效分离并回收铁铝渣中的铁铝元素。
3、为达此目的，本公开采用以下技术方案：
4、第一方面，本公开提供一种铁铝渣资源化
5、(1)将铁铝渣与第一碱液混合进行碱转反应，固液分离后，得到硫酸盐溶液和碱转后铁铝渣；
6、(2)将所述碱转后铁铝渣和第二碱液混合进行碱浸反应，固液分离后，得到铝酸盐溶液和铁渣；
7、(3)对所述铁渣进行酸溶，然后加入硫酸使硫酸铁析出，固液分离后，得到硫酸铁晶体和酸溶液。
8、本公开提供了一种铁铝渣资源化回收铝和铁的方法，首先，通过碱转反应分离出铁铝渣中的硫酸根，可得到硫酸盐溶液，进而获得硫酸盐产品；然后通过碱浸反应从碱转后铁铝渣中分离出铝元素，得到铝酸盐溶液，进而可获得氢氧化铝产品，而铁元素仍留在铁渣中，由此可实现铁铝元素的分离；之后利用硫酸铁溶解度原理，先对铁渣进行酸溶再加入硫酸，得到硫酸铁产品，同时酸溶液可进行回收利用；
9、综上，采用本公开的方法，可有效分离并回收铁铝渣中的铁铝元素，可得到硫酸盐产品、氢氧化铝产品和硫酸铁产品，所述产品可外售获得收益，能够最大化利用铁铝渣，利于工业应用。
10、在一个实施方式中，所述铁铝渣包括湿法回收三元电池产生的铁铝渣。所述铁铝渣中包括铝离子、铁离子、镍离子、钴离子、锰离子、硫酸根离子、有机物(cod)和杂质(例如磷和/或氟)。其中，镍离子、钴离子和锰离子经碱转反应形成沉淀进入碱转后铁铝渣中，然后经碱浸反应进入铁渣中，再经过酸溶溶解于酸中，最后留存在酸溶液中，酸溶液可回用酸溶步骤或是回到电池回收产线回收镍钴锰工序。
11、作为本公开一种可选的技术方案，步骤(1)所述第一碱液中的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种。
12、本公开中，当采用氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种作为第一碱液的碱性物质时，可与铁铝渣进行碱转反应，得到的硫酸盐溶液即为硫酸钠溶液。
13、铁铝渣主要化学成分为铁矾(nafe3(so4)2(oh)6)与铝矾(naal3(so4)2(oh)6)，示例性地，铁铝渣与氢氧化钠的反应方程式如下：
14、naal3(so4)2(oh)6(s)+6naoh(aq)＝2na2so4(aq)+3naal(oh)4(aq)；
15、nafe3(so4)2(oh)6(s)+3naoh(aq)＝2na2so4(aq)+3fe(oh)3(s)；
16、碱的用量会将铁矾结构破坏转化，铝矾中的硫酸钠也会少量转出来，从而得到硫酸钠；转化后的硫酸铝或是氢氧化铝夹带在碱转后铁铝渣中。
17、在一个实施方式中，步骤(1)所述第一碱液的浓度为20～40g/l，例如可以是20g/l、25g/l、30g/l、35g/l或40g/l等。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18、本公开中，若第一碱液的浓度过低，则硫酸钠转化率过低；若第一碱液的浓度过高，则会使得部分铝元素进入硫酸盐溶液中，造成铝元素损失。
19、在一个实施方式中，步骤(1)所述第一碱液与铁铝渣的液固质量比为8:1。
20、在一个实施方式中，步骤(1)所述碱转反应的温度为60～80℃，例如可以是60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，所述碱转反应的时间为2～4h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h或4h等。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21、本公开中，在60～80℃的温度下进行2～4h的碱转反应，可以提高硫酸钠转化率。
22、本公开中，在上述条件的共同作用下，碱转反应后得到的硫酸盐溶液中，硫酸盐(如硫酸钠)的浸出率在50～90％之间，例如可以是50％、60％、70％、80％或90％等。
23、在一个实施方式中，步骤(1)所述碱转后铁铝渣中，铝元素质量含量为15～25％(例如可以是15％、18％、20％或22％等)，铁元素质量含量为20～30％(例如可以是20％、22％、25％或28％等)，镍元素质量含量0.5～1.0％(例如可以是0.5％、0.7％、0.8％或0.9％等)。
24、作为本公开一种可选的技术方案，对步骤(1)所述硫酸盐溶液进行冷冻结晶，析出硫酸盐。该硫酸盐可外售。
25、本公开中，采用冷冻结晶析出硫酸盐，可以使硫酸盐不带其他杂质。硫酸盐的回收率为50～90％。析出硫酸盐后的溶液为碱性，该溶液可回到水处理大系统对废水进行调值。
26、在一个实施方式中，所述冷冻结晶的温度为2～5℃，例如可以是2℃、2.5℃、3℃、3.5℃、4℃、4.5℃或5℃等。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27、作为本公开一种可选的技术方案，步骤(2)所述第二碱液中的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种。
28、本公开中，采用氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种作为第二碱液中的碱性物质，可以与碱转后铁铝渣进行碱浸反应，得到的铝酸盐溶液即为铝酸钠溶液。
29、在一个实施方式中，步骤(2)所述第二碱液中的碱性物质的用量为铝元素全部转化为铝酸盐所需理论量的1.5～2.5倍，例如可以是1.5倍、1.7倍、2倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍或2.5倍等。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
30、需要说明的是，“铝元素全部转化为铝酸盐”中的铝元素，是指碱转后铁铝渣中的铝元素。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁铝渣资源化回收铝和铁的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)所述第一碱液中的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)所述第一碱液的浓度为20～40g/L。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，步骤(1)所述碱转反应的温度为60～80℃，所述碱转反应的时间为2～4h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，对步骤(1)所述硫酸盐溶液进行冷冻结晶，析出硫酸盐。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述第二碱液中的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述第二碱液中的碱性物质的用量为铝元素全部转化为铝酸盐所需理论量的1.5～2.5倍。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述碱浸反应的温度为60～80℃，所述碱浸反应的时间为2～4h。
9.根据权利要求1-8任一
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中，采用拜耳法处理步骤(2)所述铝酸盐溶液，得到氢氧化铝。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述拜耳法包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述晶种包括氢氧化铝。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述晶种的加入量为铝酸盐溶液中铝元素全部转化为氢氧化铝所需理论量的0.5～1.5倍。
14.根据权利要求11-13任一项所述的方法，其中，所述种分的温度为50～60℃，所述种分的时间1～10h。
15.根据权利要求11-14任一项所述的方法，其中，所述种分的过程中伴有搅拌，所述搅拌的速度为150～300r/min。
16.根据权利要求1-15任一项所述的方法，其中，步骤(3)所述酸溶的过程中采用的酸包括硫酸，所述酸的浓度为2～4mol/L。
17.根据权利要求1-16任一项所述的方法，其中，步骤(3)所述硫酸的质量浓度为60～98％。
18.根据权利要求1-17任一项所述的方法，其中，所述方法具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种铁铝渣资源化回收铝和铁的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)所述第一碱液中的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)所述第一碱液的浓度为20～40g/l。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，步骤(1)所述碱转反应的温度为60～80℃，所述碱转反应的时间为2～4h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，对步骤(1)所述硫酸盐溶液进行冷冻结晶，析出硫酸盐。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述第二碱液中的碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述第二碱液中的碱性物质的用量为铝元素全部转化为铝酸盐所需理论量的1.5～2.5倍。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述碱浸反应的温度为60～80℃，所述碱浸反应的时间为2～4h。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中，步骤(2)所述铝酸盐溶液的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳佳，阮丁山，曾志佳，陈若葵，李长东，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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