【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池回收，尤其涉及一种两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法。
技术介绍
1、我国从2009年开始推广应用电动汽车至今，已超过10年时间，随着近年来我国新能源汽车推广使用数量的快速上升，动力电池陆续开始进入大规模报废期，开展锂电池中有价元素的回收，在避免资源浪费和环境污染的同时，也将产生可观的经济效益和投资机会。
2、据统计，2017年我国新能源汽车产量已达到7.4万辆，2018年达到127.05万辆，2019年新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆，2020年产销分别完成136.6万辆和136.7万辆。2021年新能源车预测销量200万辆，预计到2030年新能源汽车销量占汽车行业总体销量的40％，将达到1200万至1600万辆。
3、2018年我国产生废旧锂电池15万吨(12gwh)，2020年报废量20万吨(20gwh)，2025年报废量预计将会达到100万吨(100gwh)，而到了2035年，预计会达到300万吨(300gwh)。2020年废旧动力电池回收产值将超100亿元，预测2022年为200亿，2025年将超过300亿元。
4、在国内，废旧磷酸铁锂电池正极粉基本采取湿法处理工艺，湿法处理通常采用酸浸或碱浸工艺，氧化的手段主要为氧化焙烧和双氧水氧化，浸出的主要手段为酸浸，少数采用碱浸，浸出的酸主要有硫酸、盐酸、磷酸和硝酸。
5、目前磷酸铁锂的浸出主要分为氧化焙烧后浸出和直接酸浸两大类。
6、1、氧化焙烧浸出
7、①氧化焙烧
8、氧化焙烧料用盐酸或硫酸低酸浸出，选择性浸出锂，可获得96％以上的锂浸出率，控制好终点ph让fe不出来或少出来，浸出渣为磷酸铁和氧化铁的混合物，浸出液中磷有损失。
9、②氧化焙烧—高酸全溶浸出锂和铁
10、氧化焙烧料用盐酸或硫酸高酸全溶浸出，li和fe全部被浸出来，锂的浸出率可以达到99％以上，但除杂及沉磷酸铁时锂损失较大，磷酸铁产品纯度较低。
11、2、直接酸浸
12、直接酸浸有两种方式：①不氧化酸浸，锂和亚铁一起进入溶液，一次除杂后，氧化沉磷酸铁，从沉磷酸铁的母液中除杂后制备碳酸锂。该方法锂的浸出率高，但在沉淀磷酸铁时，锂的夹带损失较大，造成锂的总回收率较低；②低酸氧化选择性浸出锂，磷酸铁进入渣中，再从磷铁渣中浸出除杂制备磷酸铁。由于采取低酸浸出，锂的浸出率稍低，但铁进入浸出渣中，锂浸出液中铁溶出很少，后续锂浸出液除杂过程锂的损失较小。
13、采取不焙烧低酸加氧化剂优先浸出锂，磷铁入渣的工艺，具有工艺流程短、锂液除杂损失小、磷铁浸出液杂质少等优点，但目前的优先浸锂的研究及专利中，虽然锂的除杂损失较少，但锂的浸出率偏低，从而影响到锂的总回收率。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，可高效的优先浸出锂，锂浸出率较高。
2、本专利技术提供了一种两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，依次进行一段氧化酸浸和二段酸浸；
3、所述一段氧化酸浸包括：
4、步骤s1：在废旧磷酸铁锂正极粉中加入浸出液，边搅拌边加入酸，反应后得到矿浆；所述浸出液为水或二段的浸出液；
5、步骤s2：在所述矿浆中加入氧化剂，控制终点氧化还原电位保持在350～550mv，ph值在0.5～1；
6、步骤s3：向矿浆中加入废旧磷酸铁锂正极粉中和余酸，调节矿浆反应终点ph值；
7、步骤s4：过滤盘洗，得到含li2so4的浸出液，及含p、fe的浸出渣；
8、所述二段酸浸包括：
9、步骤s5：将所述浸出渣加入酸溶液进行二段浸出，控制稍高余酸，二段浸出液返回步骤s1，作新物料的浸出剂。
10、优选地，所述步骤s1中，所述浸出液和废旧磷酸铁锂正极粉的体积重量比为2：1～6：1。
11、优选地，所述步骤s1中，所述酸为硫酸，硫酸用量为废旧磷酸铁锂正极粉加入量的10～30％，控制余酸浓度为0.45～0.6mol/l。
12、优选地，所述步骤s1中，所述反应的温度为40℃～80℃，反应时间为20～60min。
13、优选地，所述步骤s2中，所述氧化剂为双氧水、过硫酸盐和氯酸钠中的一种，所述氧化剂的添加量为废旧磷酸铁锂正极粉重量的50％～150％。
14、优选地，所述步骤s2中，所述氧化剂缓慢匀速地加入，加入时长为50～60min，温度控制在40～50℃，控制终点氧化还原电位保持在450～520mv。
15、优选地，所述步骤s3中，所述废旧磷酸铁锂正极粉加入量为起始投入量的10～30％，中和消耗余酸后，终点ph值为1.5～2。
16、优选地，所述步骤s4中，过滤后，用ph值为1～1.5的酸化盘洗浸出渣，洗水用量为黑粉原料量的1倍，洗水与浸出液合并，去后续回收。
17、优选地，所述步骤s5中，所述酸为硫酸，不加氧化剂，硫酸用量为废旧磷酸铁锂正极粉总投入量的10～30％，控制余酸为0.2～1mol/l。
18、优选地，所述步骤s5中，所述浸出时的反应温度为40℃～80℃，反应时间为20～60min。
19、与现有技术相比，本专利技术的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，优点如下：
20、(1)、一段浸出终点采取加入废旧磷酸铁锂正极粉中和调节余酸的方式，节省了加碱调节的试剂成本。
21、(2)、二段浸出控制较高的余酸，确保锂获得很高的总浸出率。而二段浸出液返回作下次一段浸出的浸出剂，回收利用了余酸，确保酸耗量降到最低，又回收了二段浸出液中溶出的磷和铁。
22、(3)、通过准确控制一段浸出终点的ph值及氧化还原电位，降低磷铁在一段浸出液中的含量，获得满意的磷铁入渣率。
23、实验结果表明，经过两段酸浸后，获得理想的锂浸出率及铁入渣率，锂浸出率99.0％以上，铁浸出率小于1％，达到了优先溶锂、磷铁入渣的目的。
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1.一种两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，依次进行一段氧化酸浸和二段酸浸；
2.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述浸出液和废旧磷酸铁锂正极粉的体积重量比为2：1～6：1。
3.根据权利要求2所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述酸为硫酸，硫酸用量为废旧磷酸铁锂正极粉加入量的10～30％，控制余酸浓度为0.45～0.6mol/L。
4.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述反应的温度为40℃～80℃，反应时间为20～60min。
5.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述氧化剂为双氧水、过硫酸盐和氯酸钠中的一种，所述氧化剂的添加量为废旧磷酸铁锂正极粉重量的50％～150％。
6.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述氧化剂缓慢匀速地加入，加入时长为50～60mi
7.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述废旧磷酸铁锂正极粉加入量为起始投入量的10～30％，中和消耗余酸后，终点pH值为1.5～2。
8.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S4中，过滤后，用pH值为1～1.5的酸化盘洗浸出渣，洗水用量为黑粉原料量的1倍，洗水与浸出液合并，去后续回收。
9.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述酸为硫酸，不加氧化剂，硫酸用量为废旧磷酸铁锂正极粉总投入量的10～30％，控制余酸为0.2～1mol/L。
10.根据权利要求9所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述浸出时的反应温度为40℃～80℃，反应时间为20～60min。
...【技术特征摘要】
1.一种两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，依次进行一段氧化酸浸和二段酸浸；
2.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述浸出液和废旧磷酸铁锂正极粉的体积重量比为2：1～6：1。
3.根据权利要求2所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述酸为硫酸，硫酸用量为废旧磷酸铁锂正极粉加入量的10～30％，控制余酸浓度为0.45～0.6mol/l。
4.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述反应的温度为40℃～80℃，反应时间为20～60min。
5.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述氧化剂为双氧水、过硫酸盐和氯酸钠中的一种，所述氧化剂的添加量为废旧磷酸铁锂正极粉重量的50％～150％。
6.根据权利要求1所述的两段浸出废旧磷酸铁锂正极粉中锂的方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志平，王梓洋，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：发明
国别省市：
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