【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及廢舊鋰離子電池回收利用，尤其涉及一種廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法。
技術介紹
1、隨著新能源汽車產業的快速發展，磷酸鐵鋰電池的使用量大幅增加。回收磷酸鐵鋰能有效減少對原生資源的需求，降低資源開采對環境的破壞。例如，鋰資源在全球分布不均，通過回收可提高資源的自給率，減少對進口的依賴。環境保護：廢舊磷酸鐵鋰電池中含有有害物質，如重金屬等，如果隨意丟棄或處理不當，會對土壤、水源等造成嚴重污染。對廢舊磷酸鐵鋰電池的有效回收，可以避免這些潛在的環境危害。經濟效益：隨著技術進步和市場規模擴大，通過合理的回收處理方式，實現磷酸鐵鋰電池中的碳酸鋰和磷酸鐵高效回收，能夠創造非?？捎^經濟價值。同時，減少資源浪費本身也具有經濟意義。
2、目前廢舊磷酸鐵鋰電池回收的方法主要有兩種：濕法回收和物理法回收。濕法回收是目前國內動力電池回收企業針對磷酸鐵鋰電池常用的技術路線。該方法利用化學反應將廢舊磷酸鐵鋰電池中的有價金屬元素溶解到溶液中，然后通過一系列的分離、提純等操作，回收鋰、鐵等元素。其優點是回收效率較高，工藝相對成熟，但可能會產生一定的廢水、廢渣等需要處理。物理法回收主要通過機械破碎、篩分等物理手段對廢舊磷酸鐵鋰電池進行處理，分離出不同的材料成分，如金屬外殼、電極材料等。物理法成本相對較低，但回收的純度和效率可能不如濕法。
3、濕法回收主要包括選擇性回收(優先提鋰)工藝和全回收工藝。目前的廢舊磷酸鐵鋰電池濕法回收技術在實際生產過程中主要存在以下難點：(1)選擇性回收工藝中粗制磷酸鐵需要消耗大量的酸溶解
4、針對現有技術對廢舊磷酸鐵鋰正極材料回收過程中存在的各種問題，迫切需要開發一種實際應用價值高、處理成本低且從廢舊磷酸鐵鋰正極材料中全回收磷酸鐵和碳酸鋰的方法。
技術實現思路
1、針對廢舊磷酸鐵鋰正極材料全回收工藝存在的除雜壓力大、有價金屬回收率較低和工藝溶液量大的問題，本專利技術提供了一種利用廢舊磷酸鐵鋰正極材料制備電池級磷酸鐵和電池級碳酸鋰的方法，所述方法包括以下步驟：(1)酸浸；(2)萃取除銅；(3)硫酸銨除鋁；(4)調節鐵磷比、氧化、磷酸鐵合成；(5)陳化、磷酸洗滌、純水洗滌；(6)磷酸鐵烘干、煅燒制備電池級磷酸鐵；(7)石灰除雜與脫氨；(8)蒸發濃縮提鋰、碳酸鈉沉鋰、洗滌；(9)碳化、樹脂除鈣鎂、熱解、烘干制備電池級碳酸鋰。該方法采用濕法全回收工藝處理廢舊磷酸鐵鋰正極材料，可實現廢舊磷酸鐵鋰正極材料中鐵、磷、鋰、銅等有價元素的綜合回收，可實現氨水循環利用，可通過蒸發濃縮和溶液循環回收的方式實現廢水零排放。該方法有價金屬回收率高，鋰和鐵的綜合回收率均大于95％。該方法工藝簡單、易操作，除雜效果好，能獲得性能好、品質高的電池級磷酸鐵和電池級碳酸鋰產品，電池級磷酸鐵和電池級碳酸鋰的純度均99.6％以上，適合工業化應用。
2、本專利技術可以通過以下技術方案來實現：
3、本專利技術公開了一種廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，包含以下步驟：
4、(1)堿浸除鋁：將廢舊磷酸鐵鋰正極材料進行破碎，得到磷酸鐵鋰正極粉；向磷酸鐵鋰正極粉中加入硫酸溶液進行酸浸，酸浸完成后壓濾，得到酸浸液和石墨渣；
5、(2)萃取除銅：步驟(1)得到的酸浸液，通過zj980銅萃取劑萃銅，得到除銅后液和高純硫酸銅溶液，高純硫酸銅溶液可用于生產陰極銅；
6、(3)硫酸銨除鋁：向步驟(2)得到的除銅后液中加入硫酸銨進行除鋁，得到除鋁后液和除鋁渣；
7、(4)調節鐵磷比、氧化、合成磷酸鐵：向除鋁后液中加入磷酸二氫銨調節溶液的鐵磷摩爾比至1：1～1.05，然后加入雙氧水進行氧化，再加入氨水溶液通過控制溶液的ph合成磷酸鐵沉淀，反應完成后得到磷酸鐵漿液；
8、(5)陳化、磷酸洗滌、純水洗滌：步驟(4)得到的磷酸鐵漿液進行高溫陳化，陳化后的漿液壓濾，得到陳化后液和陳化后磷酸鐵渣；陳化后磷酸鐵渣分別進行磷酸洗滌、多次純水洗滌，壓濾得到洗滌后的磷酸鐵；
9、(6)磷酸鐵烘干、煅燒制備電池級磷酸鐵：步驟(5)得到的磷酸鐵經烘干、煅燒后，得到電池級磷酸鐵產品；
10、(7)石灰除雜和脫氨：向步驟(5)得到的陳化后液中加入石灰乳，脫除溶液中的鐵、磷、硅等雜質，同時脫除溶液的銨根離子，避免沉鋰過程中銨根離子與碳酸鈉反應而大量消耗碳酸鈉；
11、(8)蒸發濃縮提鋰、碳酸鈉沉鋰、洗滌：將步驟(7)得到的除雜后液進行蒸發濃縮，進行深度脫氨和脫鈣，得到鋰濃度至15～20g/l的富鋰液；向富鋰液中加入碳酸鈉溶液進行合成粗制碳酸鋰，粗制碳酸鋰再用純水進行洗滌；
12、(9)碳化、樹脂除鈣鎂、熱解、烘干：將步驟(8)得到的粗制碳酸鋰按一定的液固比加水漿化，再通入二氧化碳進行碳化，壓濾得到碳化后液和碳酸鈣渣；碳化后液通過除鈣鎂樹脂深度脫除溶液中的鈣、鎂；除鈣鎂后液經高溫熱解、烘干得到電池級碳酸鋰。
13、優選的，步驟(1)所述的硫酸溶液的濃度為2～5mol/l，液固比為3～6ml/g，酸浸溫度為25℃，酸浸時間為2～6h。
14、優選的，步驟(3)所述的硫酸銨濃度為10～15％，反應溫度為30～60℃，控制反應ph為0.5～1.0，反應時間為0.5～1h。
15、優選的，步驟(4)所述的雙氧水的用量為鐵摩爾量計的理論用量的1.5～3倍，氧化時間為1～3h；氨水溶液的濃度為5～15％，磷酸鐵合成ph控制為1～3，反應時間為1～4h，反應溫度為25℃。
16、優選的，步驟(5)所述的磷酸鐵漿液陳化溫度為60～100℃，陳化時間為8～16h；陳化后磷酸鐵渣按液固比5～10ml/g加入純水進行漿化，磷酸洗滌的溫度為50～80℃，洗滌時間為1～3h；磷酸洗滌后的磷酸鐵渣按液固比5～10ml/g加入純水進行漿化，純水洗滌次數為2～5次，每次純水洗滌的溫度為50～80℃，每次純水洗滌時間為1～4h。
17、優選的，步驟(6)所述的磷酸鐵的烘干溫度為70～100℃，烘干時間為8～16h；磷酸鐵的煅燒溫度為500～700℃，煅燒時間為1～4h。
18、優選的，步驟(7)所述的石灰乳濃度為20～30％，除雜和脫氨ph為10～14，除雜和脫氨溫度為70～100℃，除雜和脫氨時間為1～4h，脫氨后的氨氣采用吸收塔吸收，吸收的氨水后可返回磷酸鐵合成工序循環利用。
19、優選的，步驟(8)所述的除雜后液蒸發濃縮提鋰溫度為70～100℃；碳酸鈉加入量為鋰摩爾量計的理論用量的1～2倍，碳酸鈉溶液濃度為200～400g/l，沉鋰溫度為70～100℃，沉鋰時間為1～4h；粗制碳酸鋰洗滌次數為2～5次，洗滌溫度為70～100℃。
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1.一種廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：包含以下步驟：
2.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(1)所述的硫酸溶液的濃度為2～5mol/L，液固比為3～6mL/g，酸浸溫度為25℃，酸浸時間為2～6h。
3.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(3)所述的硫酸銨濃度為10～15％，反應溫度為30～60℃，控制反應PH為0.5～1.0，反應時間為0.5～1h。
4.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(4)所述的雙氧水的用量為鐵摩爾量計的理論用量的1.5～3倍，氧化時間為1～3h；氨水溶液的濃度為5～15％，磷酸鐵合成PH控制為1～3，反應時間為1～4h，反應溫度為25℃。
5.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(5)所述的磷酸鐵漿液陳化溫度為60～100℃，陳化時間為8～16h；陳化后磷酸鐵渣按液固比5～10mL/g加入純水進行漿化
6.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(6)所述的磷酸鐵的烘干溫度為70～100℃，烘干時間為8～16h；磷酸鐵的煅燒溫度為500～700℃，煅燒時間為1～4h。
7.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(7)所述的石灰乳濃度為20～30％，除雜和脫氨PH為10～14，除雜和脫氨溫度為70～100℃，除雜和脫氨時間為1～4h，脫氨后的氨氣采用吸收塔吸收，吸收的氨水后可返回磷酸鐵合成工序循環利用。
8.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(8)所述的除雜后液蒸發濃縮提鋰溫度為70～100℃；碳酸鈉加入量為鋰摩爾量計的理論用量的1～2倍，碳酸鈉溶液濃度為200～400g/L，沉鋰溫度為70～100℃，沉鋰時間為1～4h；粗制碳酸鋰洗滌次數為2～5次，洗滌溫度為70～100℃。
9.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(9)所述的粗制碳酸鋰按液固比15～30mL/g加入純水漿化后進行碳化；除鈣鎂后液熱解溫度為70～100℃，熱解時間為1～4h；碳酸鋰烘干溫度為70～100℃，烘干時間為1～4h。
...【技術特征摘要】
1.一種廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：包含以下步驟：
2.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(1)所述的硫酸溶液的濃度為2～5mol/l，液固比為3～6ml/g，酸浸溫度為25℃，酸浸時間為2～6h。
3.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(3)所述的硫酸銨濃度為10～15％，反應溫度為30～60℃，控制反應ph為0.5～1.0，反應時間為0.5～1h。
4.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(4)所述的雙氧水的用量為鐵摩爾量計的理論用量的1.5～3倍，氧化時間為1～3h；氨水溶液的濃度為5～15％，磷酸鐵合成ph控制為1～3，反應時間為1～4h，反應溫度為25℃。
5.根據權利要求1所述的廢舊正極材料制備電池級磷酸鐵和碳酸鋰的方法，其特征在于：步驟(5)所述的磷酸鐵漿液陳化溫度為60～100℃，陳化時間為8～16h；陳化后磷酸鐵渣按液固比5～10ml/g加入純水進行漿化，磷酸洗滌的溫度為50～80℃，洗滌時間為1～3h；磷酸洗滌后的磷酸鐵渣按液固比5～10ml/g加入純水進行漿化，純水洗滌次數為2～5次，每次純水洗滌的溫度為50～80...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王益民，許亮，成方，廖熠，邱健民，
申請(專利權)人：贛州騰遠鈷業新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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