一种提锂后废渣的高效回收利用方法技术

本发明专利技术公开了一种提锂后废渣的高效回收利用方法，包括如下步骤：向提锂磷铁渣的水混合液中通入氯气，固液分离，得到酸浸液；接着加入磷源和铁源调节铁磷比，再加入沉淀剂并调节pH使得铁、磷元素沉淀得到中间物；煅烧中间物到磷酸铁。本发明专利技术回收周期短，成本低，对设备腐蚀性较低，操作简单，适合工业化使用；所得磷酸铁的回收率高、纯度高。纯度高。纯度高。

【技术实现步骤摘要】
一种提锂后废渣的高效回收利用方法


[0001]本专利技术涉及电池回收
，尤其涉及一种提锂后废渣的高效回收利用方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种化学能与电能相互转换的装置，被广泛应用于新能源电动汽车、携便式电子设备等领域。磷酸铁锂电池因其价格低廉、安全性好、循环次数高，2021年全球磷酸铁锂电池出货量已达172.1GWh，逐渐成为主流。巨大的产能随之带来的是磷酸铁锂电池寿命结束后的报废问题，目前回收磷酸铁锂电池粉的有价元素主要通过酸浸使锂元素浸出，但是提锂后磷铁渣更多地当作危废处理，磷酸铁石墨渣中含有约近50％的铁元素和磷元素，若直接废弃或处理不当，不仅会对环境造成污染，同时也会造成资源的浪费。如何对提锂后磷酸铁石墨渣进行有效处理，使得铁和磷元素得到有效利用，是有待解决的问题。
[0003]CN115448279A公开了一种提锂磷铁渣回收制备电池级磷酸铁材料的方法，该方法将提锂后的磷铁渣调浆后加入浓硫酸，再加入铁粉还原，酸浸液中加入草酸络合，调节pH除杂得到硫酸亚铁溶液，过滤后向硫酸亚铁溶液中加入双氧水，加水稀释，在高温下使二水磷酸铁沉淀出来，再加入磷酸溶液使夹带的氢氧化铁转化为二水磷酸铁，过滤后，将二水磷酸铁沉淀通过高温焙烧，使夹带的络合剂除去。CN111646447A提供了一种从磷酸铁锂电池提锂磷铁渣中回收磷酸铁的方法。先将磷酸铁锂电池提锂磷铁渣与水混合调浆后，与酸反应，固液分离后，获得含铁、磷离子的浸出液，再经过加铁置换除铜、树脂除铝后得到净化液，通过添加七水磷酸铁或磷酸调配磷铁比，获得一定P∶Fe的合成原液，加入双氧水和氨水，调节pH获得磷酸铁前驱体沉淀，经过后处理，得到电池级磷酸铁前驱体产品。
[0004]CN115448279A、CN111646447A所述方法在酸浸过程会使用过多的氧化剂和强酸，且在除杂沉淀过程中也会使用大量的碱，生产成本高，经济效益低，废盐产生量大，且强酸强碱对设备腐蚀性大。同时，CN115448279A中酸浸后先进行铁粉还原，后进行氧化，导致过程较为繁琐，且强酸浸出的铁和磷元素的收率较低，导致铁磷资源浪费较大；CN111646447A的浸出液经过一系列除杂，不仅会引入杂质元素，而且使得除杂过程较为繁琐。需要对其进行改进。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种提锂后废渣的高效回收利用方法，本专利技术回收周期短，成本低，对设备腐蚀性较低，操作简单，适合工业化使用；所得磷酸铁的回收率高、纯度高。
[0006]本专利技术提出了一种提锂后废渣的高效回收利用方法，包括如下步骤：向提锂磷铁渣的水混合液中通入氯气，固液分离，得到酸浸液；接着加入磷源和铁源调节铁磷比，再加入沉淀剂并调节pH使得铁、磷元素沉淀得到中间物；煅烧中间物到磷酸铁。
[0007]本专利技术向提锂磷铁渣的水混合液中通入氯气，可以在生成稀盐酸的同时产生具有氧化性的次氯酸，一步实现P、Fe浸出和氧化Fe
2+
；可以大幅缩短回收时间、简化步骤，并且能
充分浸出Fe、P，提高收率；并且氯气对设备的腐蚀性较浓硫酸、强碱低，可以减少对设备的损毁；且本专利技术的除杂步骤较少，可以避免在多次、多种除杂过程中容易损失Fe、P的问题。整个回收方法操作简单，可实现工业化生产。本专利技术回收的磷酸铁，纯度高可以直接使用在电池中。
[0008]所述氯气可以为工业氯气、回收的氯气，可以降低成本。
[0009]优选地，氯气的流量为2.5
‑
3.5mL/min。
[0010]优选地，通入氯气的时间为0.4
‑
0.6h。
[0011]优选地，通入氯气时的温度为70
‑
90℃，通入氯气完毕后，保温反应0.8
‑
1.2h。
[0012]优选地，酸浸液的pH≤1.2。
[0013]通过调节合适的氯气流量、时间和酸浸液的pH，可以使得提锂磷铁渣中的Fe、P充分浸出，提高收率；并且通过调节酸浸液的pH可以避免Cu
2+
等其他杂质更少的溶解在浸出液中。
[0014]优选地，铁磷比为0.96
‑
0.98:1。
[0015]上述铁磷比是指Fe、P的摩尔比。
[0016]优选地，沉淀剂为聚丙烯酰胺、草酸中的至少一种。
[0017]优选地，调节铁磷比后，铁元素与沉淀剂的摩尔重量比为0.01
‑
0.1mol:0.1
‑
0.3g。
[0018]优选地，加入沉淀剂并调节pH＝1.8
‑
2.5。
[0019]优选地，沉淀时的温度为70
‑
90℃。
[0020]选用合适的铁磷比、合适用量的沉淀剂并结合适宜的pH，可以使得加速铁、磷沉淀，缩短回收时间，并且适宜的pH可以避免杂质元素生成的沉淀掺杂在硫酸铁中；能使铁、磷充分沉淀分离出来，提高收率，并且进一步除杂。
[0021]优选地，煅烧温度为200
‑
600℃；煅烧还可以去除二水磷酸铁中的结晶水及有机沉淀剂，避免杂质引入，可制备电池级磷酸铁。
[0022]优选地，磷源为磷酸铵、磷酸中的至少一种。
[0023]优选地，铁源为铁粉、氯化铁中的至少一种。
[0024]可以用质量分数为32％的氢氧化钠水溶液、质量分数为20％的氨水、盐酸水溶液等调节pH。
[0025]有益效果：
[0026]本专利技术向磷铁渣中通入氯气后，使得P、Fe浸出的同时可以氧化Fe
2+
，降低了因使用强酸及氧化剂带来的成本高和腐蚀性强的问题；并且能缩短回收时间，提高回收效率；选用合适的氯气流量、时间和酸浸液的pH，可以使得提锂磷铁渣中的Fe、P充分浸出，提高收率；选用合适的铁磷比、合适用量的沉淀剂并结合适宜的pH，可以使得加速铁、磷沉淀，缩短回收时间；并使得铁、磷充分沉淀分离出来，提高收率；本专利技术调节各步的pH可以很好的去除杂质，使得磷酸铁具有较高的纯度，可以直接使用在电池中。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所述提锂后废渣的高效回收利用方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0028]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0029]实施例1
[0030]一种提锂后废渣的高效回收利用方法，包括如下步骤：
[0031]取提锂磷铁渣20g，加入60g水混匀，开启搅拌加热装置，升温至80℃，并以3mL/min的流量通入工业氯气0.5h，然后保温搅拌1h，过滤去除石墨渣，得到pH＝1.0的酸浸液；向酸浸液中加入磷酸和铁粉调节铁磷比为0.97:1(此时溶液中的铁元素的摩尔数为0.03mol)，再加入0.2g聚丙烯酰胺并用稀盐酸调节pH＝2.0，调节温度为80℃，搅拌混匀0.5h，然后静置10min使得铁、磷元素快速沉淀，过滤取滤饼，得到中间物；取中间物600℃煅烧1h去除结晶水、聚丙烯酰胺等杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提锂后废渣的高效回收利用方法，其特征在于，包括如下步骤：向提锂磷铁渣的水混合液中通入氯气，固液分离，得到酸浸液；接着加入磷源和铁源调节铁磷比，再加入沉淀剂并调节pH使得铁、磷元素沉淀得到中间物；煅烧中间物到磷酸铁。2.根据权利要求1所述提锂后废渣的高效回收利用方法，其特征在于，氯气的流量为2.5
‑
3.5mL/min。3.根据权利要求1或2所述提锂后废渣的高效回收利用方法，其特征在于，酸浸液的pH≤1.2。4.根据权利要求1或2所述提锂后废渣的高效回收利用方法，其特征在于，铁磷比为0.96
‑
0.98:1。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永祥，孙贤洋，王德钊，陈凯，曹涛，
申请(专利权)人：合肥国轩循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：