【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法。
技术介绍
1、2021-2025年我国动力电池退役量合计为189gwh左右，其中lfp(磷酸铁锂)电池退役量总和为91gwh，占总退役量的48.1％。随着动力电池退役量的爆发，市场规模的快速增长，回收退役lfp电池成为重要的市场需求。废旧锂电池在进行破碎分选等预处理过程中，部分铝箔或铜箔小颗粒会混入正极粉中。采用湿法工艺回收废旧磷酸铁锂正极材料制备电池级磷酸铁的方法会面临al、cu等金属杂质含量偏高的难题。此外，规模化回收磷酸铁锂电池过程若不进行al和cu等杂质的定向深度脱除，会影响回收产品磷酸铁品质的均一性和稳定性，从而影响后续制备的磷酸铁锂电池充放电性能。因此，金属杂质的深度脱除具有重要的研究价值和现实意义。
2、磷酸铁是制备lfp材料的前驱体，实现磷铁渣深度除杂及高值再生电池级磷酸铁是退役lfp电池闭环回路的重要途径，也是行业亟待解决的难题。迄今为止，除铜工艺主要有低酸浸出除铜和置换还原除铜两种工艺。前者是磷酸铁锂正极粉/磷酸铁渣通过无机酸选择性溶铜除杂，后者是磷酸铁锂正极粉/磷酸铁渣酸浸后得到酸浸液，然后通过铁粉还原沉淀出铜单质。除铝工艺主要浓碱浸出磷酸铁锂正极粉选择性溶铝，以及酸浸液中铁铝共沉淀/树脂脱铝。这些除杂工艺在酸浸液中很难得到深度去除。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决现有的湿法冶金回收退役磷酸铁锂电池产生的杂质金属含量较高，成分复杂，且很难再次利用的技术问题，而提供一种强酸高压深度
2、本专利技术的强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法是按以下步骤进行的：
3、一、将磷酸铁锂提锂渣浸没在无机酸溶液中，然后在搅拌的条件下加热至60℃～70℃并搅拌保温1h～2h使磷酸铁锂粉末中的金属都溶解到无机酸溶液中，得到磷酸铁锂酸浸液；
4、所述的磷酸铁锂提锂渣为废旧磷酸铁锂经破碎筛分前端提锂后剩余的固体粉末，其中的杂质金属元素有al、mn、co、cu、ni等；
5、二、取30ml～40ml步骤一制备的磷酸铁锂酸浸液至烧杯中，加入磷源和氟化钠，然后在室温下磁力搅拌使试剂充分溶解，然后用氢氧化钠溶液调节ph为0.1～1；
6、所述的磷源为无水磷酸三钠或十二水合磷酸三钠；
7、三、向步骤二中的溶液加入5ml～7ml的质量浓度为30％的过氧化氢溶液搅拌均匀，然后将溶液倒入反应釜内衬中，拧紧反应釜后放入烘箱中，在100℃～200℃保温4h～10h，自然冷却至室温，固液分离保留固体部分，酸洗固体部分，再烘干；
8、四、将步骤三中烘干后的产物置于瓷舟中，在管式炉内600℃～700℃加热4h～6h，自然冷却至室温，得到电池级磷酸铁。
9、本专利技术在步骤二中加氟化钠，是因为氟离子对铁和铝都有络合作用，但是在强酸条件下是可溶性的，这样加氟以后铝会大部分在溶液里而铁就以磷酸铁的形式沉淀下来。
10、步骤三中得到的产物为粗体磷酸铁，其没有明显的晶格，排列杂乱，结构疏松，体积庞大，通过步骤四中煅烧处理可以将无定形粗体磷酸铁发生二次结晶，转化为α-石英型，结晶过程微量的其它金属有利于增大磷酸铁的晶面间距，利于li+的脱嵌；其次煅烧有助于磷酸铁的形貌规整，粒径均匀。
11、本专利技术将废弃磷酸铁锂提锂渣用无机酸浸出，在强酸性条件下进行水热反应，升温加压使fe与其他金属杂质溶度积差异化变大，分析多金属沉淀体系的共沉淀热力学，选择性沉淀磷酸铁，再进行煅烧使其变成结晶程度高的电池级磷酸铁，用来重新制备磷酸铁锂正极材料。本专利技术探究适合的ph、水热温度、水热时间、氧化剂用量、压强变化以及f-含量等影响因素，使fe元素以磷酸铁相沉淀，杂质金属仍以液相存在于上清液中，从而实现废弃磷酸铁锂的深度除杂，再生高纯电池级磷酸铁。
12、本专利技术具有以下优点和积极意义：
13、1、本专利技术可以使废旧磷酸铁锂闭环回收，对于保护环境和节约资源意义重大；
14、2、本专利技术的选择性沉淀回收金属成分对于固废处理提供了新的思路和解决办法；
15、3、本专利技术回收的电池级磷酸铁中al、mn、co、cu、ni等金属元素会影响电池性能的重金属含量都远低于电池用磷酸铁的指标要求(hg/t 4701-2021)。
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1.一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于步骤一中所述的无机酸溶液为2.4mol/L的硫酸水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于步骤二中加入磷源的质量为3.5g～5g。
4.根据权利要求1所述的一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于步骤二中所述的氟化钠中的氟元素与磷酸铁锂酸浸液中铝元素的摩尔比为(3～6):1。
5.根据权利要求1所述的一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于步骤三中酸洗的工艺为：用pH为2的盐酸溶液超声清洗5min。
【技术特征摘要】
1.一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法，其特征在于步骤一中所述的无机酸溶液为2.4mol/l的硫酸水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种强酸高压深度净化磷酸铁锂提锂渣酸浸液沉淀出磷酸铁的方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨利明，瞿林，邵鹏辉，黎永忠，
申请(专利权)人：广州锂韶新能源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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