【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池回收，尤其涉及一种从废旧磷酸铁锂电池黑粉中回收电池用磷酸铁的方法。
技术介绍
1、磷酸铁锂正极材料具有价格低廉、循环性能好、理论比容量高(170mah/g)、热稳定性能优越、安全可靠等优点。磷酸铁锂电池广泛应用于大型电动车辆、混合动力电动车等领域。锂离子动力电池的循环寿命一般为3～5年。随着新能源汽车产业的迅速发展，废旧动力电池大量报废，势必造成资源的巨大浪费和环境的严重污染。回收利用废旧磷酸铁锂动力电池，对于实现新能源电动汽车产业的可持续发展，具有重要意义。
2、cn110331288a公开了一种废旧磷酸铁锂材料选择性提锂的方法，包括以下步骤：将废旧磷酸铁锂材料浸入氢氧化钠溶液中，进行碱浸除铝，过滤，对过滤得到的除铝后料进行干燥，得到磷酸铁锂粉料，并将过滤出的铝酸钠滤液回收；将磷酸铁锂粉料放入加热炉，通入选择性提锂气体，再进行焙烧，得到磷酸铁和锂的化合物；将磷酸铁和锂的化合物加入球磨机，进行湿法球磨，过滤，分别得到磷酸铁固体和含锂溶液；将含锂溶液的ph值调节至9.0-11.0，除杂，得到纯净的锂溶液；将碳酸钠溶液加入纯净的锂溶液中反应，过滤，对过滤得到的固体进行洗涤、干燥，得到碳酸锂。
3、cn109554545a公开了一种从磷酸铁锂废料选择性提锂的方法，该方法包括以下步骤：磷酸铁锂废料加水制浆，再加入酸，加热升温至40-100℃，调节体系ph值至2-4，维持该温度和ph值范围，反应1-10h，将反应后的浆料过滤分离，得到锂溶液和磷铁渣；所述的酸为浓盐酸、浓硫酸或浓硝酸中的一种。采用该
4、上述方法采用了湿法选择性浸出的方法，其中的湿法选择性提锂的方法工艺流程长，且会产生废水和磷铁废渣，需要进一步处理。
5、cn115369249a公开了一种磷酸铁锂电池黑粉的回收方法，所述回收方法包括以下步骤：(1)将待回收磷酸铁锂电池黑粉依次进行真空焙烧，得到焙烧渣以及含磷气体，对含磷气体进行冷凝回收；(2)将步骤(1)所述焙烧渣进行水溶浸锂，得到氢氧化锂浸出液和浸出渣；(3)将步骤(2)所述浸出渣进行物理分选，以分离得到铁单质。通过真空还原焙烧、选择性水溶锂和物理回收的方法，实现了对磷酸铁锂电池黑粉中的铁、锂、磷等有价成分全面分离回收。
6、但上述方法操作较复杂，回收成本较高，且未回收得到电池用磷酸铁。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种从废旧磷酸铁锂电池黑粉中回收电池用磷酸铁的方法，通过酸溶液与废旧磷酸铁锂电池黑粉反应，得到酸浸液，之后采用铁粉去除酸浸液中的铜杂质、采用沉铝剂去除酸浸液中的铝杂质、采用脱钛剂去除酸浸液中的钛杂质，将除杂后的酸浸液依次进行氧化沉淀、陈化和煅烧，得到电池用磷酸铁。本专利技术所述的方法操作简单，回收成本较低，得到杂质含量低的电池用磷酸铁。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种从废旧磷酸铁锂电池黑粉中回收电池用磷酸铁的方法，所述方法包括如下步骤：
4、(1)酸浸：混合废旧磷酸铁锂电池黑粉和酸溶液，在-20～95℃进行酸浸反应，经第一固液分离，得到需除杂酸浸液；
5、(2)对所述需除杂酸浸液进行除杂处理，得到除杂后酸浸液；所述除杂处理包括除铜处理、除铝处理和除钛处理，除铜处理、除铝处理和除钛处理不分先后顺序；
6、除铜处理：混合酸浸液与铁粉，经第二固液分离，得到海绵铜和除铜后酸浸液；
7、除铝处理：混合酸浸液与沉铝剂，经第三固液分离，得到沉铝渣和除铝后酸浸液；所述沉铝剂包括有机络合沉铝剂、磷酸盐沉铝剂或氟化物沉铝剂中的任意一种或至少两种的组合；
8、除钛处理：混合酸浸液与脱钛剂，经第四固液分离，得到钛渣和除钛后酸浸液；所述脱钛剂为二氧化钛和/或磷酸铁固体；
9、(3)氧化沉淀：混合所述除杂后酸浸液、氧化剂和碱，进行氧化沉淀反应，经第五固液分离，得到磷酸铁水合物沉淀和沉淀后液；
10、(4)陈化：混合所述磷酸铁水合物沉淀与磷酸溶液，进行陈化处理，经第六固液分离，得到二水磷酸铁固体和陈化后液；
11、(5)煅烧：煅烧所述二水磷酸铁固体，得到电池用无水磷酸铁。
12、本专利技术所述的从废旧磷酸铁锂电池黑粉中回收电池用磷酸铁的方法首先将废旧磷酸铁锂电池黑粉进行酸浸处理，得到酸浸液，之后采用铁粉、特定的沉铝剂和特定的脱钛剂将酸浸液中的杂质铜、铝和钛高效去除，而且酸浸液中杂质铜、铝和钛的去除不限定先后顺序；将除杂后的酸浸液进行氧化沉淀、陈化和煅烧，即可得到满足电池用的高品质无水磷酸铁。
13、本专利技术采用铁粉去除酸浸液中的铜杂质，除铜效果好、除铜效率高，而且可以将酸浸液中的三价铁离子还原为二价，避免后续操作过程中磷酸铁水合物的自沉淀。本专利技术采用的沉铝剂包括有机络合沉铝剂、磷酸盐沉铝剂或氟化物沉铝剂中的任意一种或至少两种的组合，能够实现高效除铝；采用的脱钛剂为二氧化钛和/或磷酸铁固体，实现高效除钛的同时避免其它杂质的引入。
14、优选地，步骤(1)所述酸溶液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液，优选为硫酸溶液。
15、优选地，所述酸溶液与废旧磷酸铁锂电池黑粉的液固比为(2～10):1ml/g，例如可以是2:1ml/g、2.5:1ml/g、3:1ml/g、5:1ml/g、8:1ml/g、9:1ml/g或10:1ml/g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。
16、优选地，当所述酸溶液为硫酸溶液时，所述硫酸溶液中浓度为98wt％的浓硫酸用量和所述废旧磷酸铁锂电池黑粉的体积质量比为(0.2～0.5):1ml/g，例如可以是0.2:1ml/g、0.25:1ml/g、0.3:1ml/g、0.35:1ml/g、0.4:1ml/g、0.45:1ml/g或0.5:1ml/g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。
17、优选地，当所述酸溶液为磷酸溶液时，所述磷酸溶液中浓度为85wt％的浓磷酸用量和所述废旧磷酸铁锂电池黑粉的体积质量比为(0.3～2):1ml/g，例如可以是0.3:1ml/g、0.5:1ml/g、0.7:1ml/g、1:1ml/g、1.3:1ml/g、1.5:1ml/g或2:1ml/g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、优选地，所述酸浸反应的温度为-20～95℃，例如可以是-20℃、-15℃、-10℃、0℃、10℃、30℃、50℃、60℃、80℃、90℃或95℃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。
19、优选地，当所述酸浸反应的温度≤60℃时，例如可以是60℃、58℃、55℃、50℃、45℃、40℃或30℃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；所述酸浸反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从废旧磷酸铁锂电池黑粉中回收电池用磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述酸溶液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液，优选为硫酸溶液；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)混合废旧磷酸铁锂电池黑粉和酸溶液的过程中还加入抑铝剂；
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述需除杂酸浸液的pH为1.5～2.5；
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)所述除杂处理的温度为-20～95℃；
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)所述铁粉的加入摩尔量为除铜前液中铜离子总摩尔量的1.2～3.0倍和除铜前液中三价铁离子总摩尔量的0.5～1.5倍之和；
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述氧化剂包括双氧水、过硫酸钠、空气气氛或氧气中的任意一种或至少两种的组合；
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述磷酸
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述煅烧的温度为500～700℃；
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种从废旧磷酸铁锂电池黑粉中回收电池用磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述酸溶液包括硫酸溶液和/或磷酸溶液，优选为硫酸溶液；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)混合废旧磷酸铁锂电池黑粉和酸溶液的过程中还加入抑铝剂；
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述需除杂酸浸液的ph为1.5～2.5；
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)所述除杂处理的温度为-20～95℃；
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑诗礼，张盈，王晓健，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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