【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷酸铁锂电池材料回收，具体涉及一种多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法。
技术介绍
1、21世纪以来，随着我国石油能源的枯竭以及汽车和电子工业的快速发展，对资源和能源的需求量急剧增多，关于新能源汽车的推广和普及也愈加关注，磷酸铁锂电池其本身成本低、安全性能优良、比能量高、无记忆效应的特性被广泛运用于电动汽车等领域，在当前环境保护意识以及能源危机意识增强的情况下，随着新能源汽车的快速兴起以及电子产品的不断发展，各国对于锂离子电池的需求逐渐增多，磷酸铁锂动力电池的生产和使用量随着动力汽车及储能领域的快速发展而日渐增加。
2、正因为如此大规模的运用，我国将会有大量报废磷酸铁锂动力电池产生。根据国际能源署(iea)的预测，到2025年报废的动力锂离子电池将达到136万吨，2030年全世界的电动汽车使用数也将达到1.45亿辆电动汽车日益增长的需求将不可避免的面临报废。根据中研网数据可了解到，目前碳酸锂回收率可以达到85％，预计在未来锂的可回收比例可达95％，排除磷酸铁锂动力电池在梯次利用中产生的影响，可预见到2030年整个行业可回收的磷酸铁、碳酸锂、硫酸镍、硫酸钴以及硫酸锰产品的总质量将分别达103.9万吨、19.3万吨、69.9万吨、29.0万吨以及15.4万吨。废旧磷酸铁锂电池若得不到有效的处理处置会污染破坏环境，同时也损失大量的金属资源，为了保护环境和实现资源的综合利用，将有必要对废旧磷酸铁锂电池进行合理的处理处置。在工艺技术研究的过程中，要遵循降低能耗、减少污染、增加回收效率的原则，这样既可
3、目前，废旧磷酸铁锂电池回收技术大多存在回收流程长、操作复杂及能耗高等问题，亟需一种高效、短流程、高杂质去除率、低能耗的方法来进行废旧磷酸铁锂电池的资源化回收。为满足以上需求，本行业内研究人员也做出了较多研究，比如公开号为：cn201310105713.x的专利中公开了一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂的方法。该方法先拆下磷酸铁锂电池正极，先用碱溶解，过滤后，滤渣用混合酸液溶解，使得铁以磷酸铁沉淀形式存在并与炭黑等杂质与含锂溶液分离。含锂溶液可加入95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀得到碳酸锂。含铁沉淀中加入酸浸出铁离子，再加入碱液调节ph值得到fe(oh)3。使用其中涉及的混酸体系处理磷酸铁锂电池正极材料后，体系中的铁一部分以磷酸铁的形式沉淀在固体渣中，一部分经调ph，以氢氧化铁的形式沉淀，造成了磷酸铁的损失，而且浸出液中难以避免含大量铁、磷。cn201610435898.4公开了一种电化学法回收磷酸铁锂中的锂的方法，该方法将磷酸铁锂作为正极，金属或碳类电极作为负极，水性溶液作为电解质，施加电势，使锂电池正极材料中的锂离子迁入电解质水溶液中形成含锂溶液。该方法获得锂盐的纯度相对较高，但其制备成本较高，工业应用受限。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，以实现对废旧磷酸铁锂电池中锂、铁元素的定向回收，分别制备得到电池级磷酸二氢锂及电池级磷酸铁，解决现有磷酸铁锂回收率低、杂质元素含量偏高以及能耗高的技术问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，包括如下步骤：
4、步骤1：对废旧磷酸铁锂正极材料进行破碎处理，再对破碎后的正极混合粉末进行筛分得到细粉末；
5、步骤2：加入h3po4-h2o2体系对筛分得到的粉末在超声条件下进行一次浸出，得到一次浸出液及一次滤渣，再向一次滤渣中加入h3po4-h2o2体系在超声条件下进行二次浸出，得到二次浸出液及二次滤渣，将一次浸出液和二次浸出液进行合并得到混合浸出液；
6、步骤3：使用第一除杂树脂对混合浸出液进行除杂，除杂后得到净化后的富锂溶液，将富锂溶液进行蒸发浓缩，干燥后得到电池级磷酸二氢锂产品；
7、步骤4：在二次滤渣中加入浓酸溶解，并采用2倍脱盐水洗涤不溶物，得到溶解液，向溶解液分别中加入除杂剂，所述除杂剂为质量分数1-3％的硫化钠和0.5-1.0％的铁粉；
8、步骤5：使用第二除杂树脂对溶解液进行除杂，除杂后根据对溶解液的检测情况，加入硫酸亚铁溶液或磷酸对铁磷比进行调控，再分别加入氧化剂氧化和碱调节ph，使磷酸铁共沉淀，共沉淀结束后经洗涤后得到电池级磷酸铁。
9、进一步地，一次浸出中，超声的功率为500-1000w，超声频率为30khz；
10、进一步地，二次浸出中，超声功率为500-1000w，超声频率为28khz。
11、超声提高浸出率的原理在于：第一，振动使得颗粒松散，使得li更好浸出，第二，振动使得浸出液更好地进入孔隙中，使得li更好地与浸出液接触，从而提高浸出率。
12、在其他条件不变的情况下，超声频率即超声波长对物质浸出有重要影响，本专利技术采用合适的颗粒尺寸加上特定的超声频率有利于使得超声波穿透颗粒，提高浸出率。并且配合树脂的定向吸附得到电池级别的磷酸二氢锂产品。
13、本专利技术针对化学性质的不同，分为不同阶段进行处理，经除杂后，分别得到磷酸二氢锂及磷酸铁产品。
14、具体是在对“锂”进行回收后，得到的滤渣中主要成分即为磷酸铁，因此不需要再次处理，该方法通过先集中处理后分开处理的方式，提高了效率且相对于单独回收更便捷。
15、进一步地，所述ph值调节为2.0-2.5，ph值过低产品收率低，ph值过高产品杂质含量高，本专利技术通过控制合理的ph值范围，得到了收率高且杂质含量低的磷酸铁。
16、本专利技术优选的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，所述步骤1中，细粉末粒径＜0.300mm；
17、更进一步地，所述步骤1中，所述粉末粒径大于0.2mm，但是＜0.300mm。
18、本专利技术优选的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，所述步骤2中，所述h3po4-h2o2体系溶液与细粉末的质量比为：5-4：1，h3po4的浓度为1.0-3.0mol/l，h2o2的浓度为1.5-2.5vol％，浸出反应温度为50-90℃，浸出反应时间为30-50min。
19、更进一步地，所述步骤2中，浸出反应温度为70℃。
20、更进一步地，所述步骤2中，浸出反应时间为45min。
21、更进一步地，所述步骤2中，所述h3po4-h2o2体系溶液与细粉末的质量比例为4：1。
22、更进一步地，h3po4的浓度为1.5mol/l，h2o2的浓度为1.5vol％。
23、本专利技术优选的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，所述步骤3中，所述第一除杂树脂为ch-90na树脂。
24、本专利技术优选的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，所述步骤3中，蒸发浓缩在搅拌、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，在所述步骤2中的一次浸出和二次浸出中，加入超声处理。
3.根据权利要求2所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述一次浸出中，超声频率为30kHz，所述二次浸出中，超声频率为28kHz。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤1中，细粉末粒径＜0.300mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述H3PO4-H2O2体系溶液与细粉末的质量比为：5-4：1，H3PO4的浓度为1.0-3.0mol/L，H2O2的浓度为1.5-2.5vol％，浸出反应温度为50-90℃，浸出反应时间为30-50min。
6.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁
7.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤3中，蒸发浓缩在搅拌、120-150℃、1.0-2.0h条件下进行。
8.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述硫化钠的添加量占溶解液质量的1-3％，所述铁粉的添加量占溶解液质量的0.5-1.0％。
9.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤5中，所述第二除杂树脂为Tulsion-62MP树脂。
...【技术特征摘要】
1.多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，在所述步骤2中的一次浸出和二次浸出中，加入超声处理。
3.根据权利要求2所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述一次浸出中，超声频率为30khz，所述二次浸出中，超声频率为28khz。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤1中，细粉末粒径＜0.300mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的多级浸出树脂除杂定向回收废旧磷酸铁锂中锂和铁的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述h3po4-h2o2体系溶液与细粉末的质量比为：5-4：1，h3po4的浓度为1.0-3.0mol/l，h2o2的浓度为1....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家武，罗显明，瞿明军，付全军，
申请(专利权)人：四川龙蟒磷化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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