【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于废旧磷酸铁锂电池回收领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法。
技术介绍
1、近年来传统能源危机和环境污染问题被越来越多人重视，新能源行业在此状况下愈发蓬勃发展。新能源汽车作为最贴近人们生活的科技产物，必将在未来被广泛使用。在电动汽车的各类储能电池中，磷酸铁锂电池由于其优异的稳定性和极好的安全性而占据了电动车市场的一半份额。磷酸铁锂磷酸铁锂(lifepo4，lfp)电池具有循环性能好、安全性高、成本低等优点，被广泛应用于储能和电动汽车领域。据报道，lfp电池的产量从2016年的73000吨增加到2022年的1190000吨随着lfp电池产量的增加，废旧电池的数量也在增加。有大量的电动车生产那必然就有大量的储能电池报废，从资源重复利用的角度来看，废旧锂离子电池具有显著的资源性，其中的金属元素如li等价值较高，高效回收可极大缓解矿藏资源的消耗。从环境保护的角度出发，其成分复杂，随意丢弃会对生态环境和人类健康带来危害。因此，占据市场大份额的废旧磷酸铁锂电池的回收利用势在必行。
2、公开号cn 114804049b，专利介绍了一种回收高纯磷酸铁的方法，采用拆解-有机溶剂清洗氧化剂氧化煅烧的顺序回收磷酸铁和锂盐，但酸碱用量大，且会损失10％左右的锂元素，所得浸出液中锂浓度低等问题。cn 104953200a，专利将磷酸铁锂废料重新制备成磷酸铁锂材料，用于进行锂的回收。但是该工艺中因原料成分复杂，磷酸铁中必将夹杂大量杂质铝、铜，使得合成的磷酸铁锂材料性能受影响。
3、综上所述
技术实现思路
1、针对成分复杂的废旧磷酸铁锂原料现有的磷酸铁锂回收工艺往往比较繁琐，成本较高，锂的损失率较高，且提锂后所得磷酸铁浸出渣夹杂大量杂质的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，本专利技术的方法简单、不仅可以依次回收多种金属，且在保证高元素回收率和杂质去除率的同时降低了酸碱的消耗以及成本。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、本专利技术一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，将废旧磷酸铁锂黑粉加入含酸浸渍剂中，并加入氧化剂进行n级选择性浸出锂反应，获得含锂浸出液与含铝、铜、石墨的fepo4滤渣，将含铝、铜、石墨的fepo4滤渣置于含还原剂的酸溶液中进行还原酸浸、固液分离得到石墨和含铜、铝的fepo4浸出液；将含铜、铝的fepo4浸出液中加入铁粉进行置换反应，固液分离，获得铜和含铝的fepo4浸出液，再将含铝的fepo4浸出液进行补铁、补磷进行沉淀反应，获得铝和fepo4净化液。
4、本专利技术提供的方法，首先对废旧磷酸铁锂黑粉在无机酸和氧化剂体系下进行多级选择性浸出锂，不仅可以富锂的浸出液，还能大幅提高酸的利用率，然后再将提锂后得到的磷酸铁浸出渣进行处理，考虑到其中磷酸铁以及磷酸亚铁盐的结构差异，引入还原剂将磷酸铁浸出渣还原酸浸为更易溶解的fe2+，随后对于得到的含铝铜的磷酸铁浸出液，分别采用铁粉置换除铜、溶液自发沉淀除铝的方式对杂质离子进行去除，最终得到合成电池级磷酸铁的纯净前置溶液，实现废旧磷酸铁锂中锂的提取以及磷酸铁浸出渣的高效处理。
5、在本专利技术中，废旧磷酸铁锂黑粉来自于正负极一起拆解而得到的废粉，其中含锂3.5～4.0wt％，铁25～27wt％，磷14～16wt％，铜3.4～3.7wt％，铝2～2.5wt％。
6、优选的方案，所述含酸浸渍剂中，酸选自硫酸、盐酸、磷酸中的至少一种，酸的浓度为0.6～0.8mol/l，优选为0.6～0.7mol/l。
7、优选的方案，所述氧化剂为h2o2，其中h2o2的添加量为其氧化旧磷酸铁锂黑粉中fe2+的理论用量2.5～3.0倍。
8、优选的方案，所述氧化剂采用6～10ml/min的滴加速度滴加进含酸浸渍剂中。专利技术人发现，通过采用滴加的方式，并将滴加速度控制在本专利技术范围内，可以提高铁的氧化率，当然滴加速度需要控制，若是滴加速度过快，则会导致剧烈反应，降低铁的氧化率。
9、优选的方案，所述废旧磷酸铁锂黑粉与含酸浸渍剂的固液质量体积比为1g：5～8ml。
10、优选的方案，所述n级选择性浸出锂反应，n为1～5，任意一级选择性浸出锂反应，都在搅拌下进行，浸出温度为25～45℃，浸出时间为0.5～2.5h，搅拌速度为300r/min～400r/min。
11、优选的方案，所述n级选择性浸出锂反应的过程为，准备n份废旧磷酸铁锂黑粉或将废旧磷酸铁锂黑粉分为n份，所述n≥1，第一份废旧磷酸铁锂黑粉加入含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第一级选择性浸出锂反应，获得得滤液na-1和滤渣nb-1，向滤液na-1中补充无机酸获得第二级的含酸浸渍剂，将第二份废旧磷酸铁锂黑粉加入第二级的含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第二级选择性浸出锂反应，得到滤液na-2和滤渣nb-2；向滤液na-2中补充无机酸获得第三级的含酸浸渍剂，将第三份废旧磷酸铁锂黑粉加入第三级的含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第三级选择性浸出锂反应，得到滤液na-3和滤渣nb-3；最后，向滤液na-m-1中补充无机酸获得第m级的含酸浸渍剂，将第m份废旧磷酸铁锂黑粉加入第m级的含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第m级选择性浸出锂反应，到滤液na-m和滤渣nb-m。经上述多级选择性浸出锂反应所得滤液na-m即为富集锂的含锂浸出液。滤渣nb-1、nb-2、nb-3……nb-m混合得到含铝、铜、石墨的fepo4滤渣。
12、优选的方案，所述含还原剂的酸溶液中，酸为硫酸，其在含还原剂的酸溶液中的浓度为2.0～2.5mol/l。
13、优选的方案，所述含还原剂的酸溶液中，还原剂选自铁粉、淀粉、水合肼中的至少一种，所述还原剂的添加量为其还原含铝、铜、石墨的fepo4滤渣中的fe3+的理论用量的0.8～1.1倍。
14、优选的方案，所述含铝、铜、石墨的fepo4滤渣与含还原剂的酸溶液的固液质量体积比为1g：5～8ml。
15、优选的方案，所述还原酸浸在搅拌下进行，所述还原酸浸的温度为70～95℃，还原酸浸的时间为20～30min，搅拌速度为300r/min～400r/min。
16、优选的方案，所述铁粉的加入量为将含铜、铝的fepo4浸出液中的铜置换出来的理论用量的0.8～1.1倍，优选为0.9～1.1倍。
17、优选的方案，置换反应时采用氨水调控终点ph为0.6～1.05，优选为0.6～0.9；置换反应的温度为30～50℃，反应时间为8～10min本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：将废旧磷酸铁锂黑粉加入含酸浸渍剂中，并加入氧化剂进行n级选择性浸出锂反应，获得含锂浸出液与含铝、铜、石墨的FePO4滤渣，将含铝、铜、石墨的FePO4滤渣置于含还原剂的酸溶液中进行还原酸浸、固液分离得到石墨和含铜、铝的FePO4浸出液；将含铜、铝的FePO4浸出液中加入铁粉进行置换反应，固液分离，获得铜和含铝的FePO4浸出液，再将含铝的FePO4浸出液进行补铁、补磷进行沉淀反应，获得铝和FePO4净化液。
2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述含酸浸渍剂中，酸选自硫酸、盐酸、磷酸中的至少一种，酸的浓度为0.6～0.8mol/L；
3.根据权利要求1或2所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1或2所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述n级选择性浸出锂反应的过程为，准备n份废旧磷酸铁锂黑粉或将废旧磷酸铁锂黑粉分为n份，所述n≥
5.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述含还原剂的酸溶液中，酸为硫酸，其在含还原剂的酸溶液中的浓度为2.0～2.5mol/L；
6.根据权利要求1或5所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述铁粉的加入量为将含铜、铝的FePO4浸出液中的铜置换出来的理论用量的0.8～1.1倍。
8.根据权利要求1或7所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：置换反应时采用氨水调控终点pH为0.6～1.05，置换反应的温度为30～50℃，反应时间为8～10min，置换反应在搅拌下进行，其搅拌速度为300r/min～400r/min。
9.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：将含铝的FePO4浸出液进行补铁、补磷使含铝的FePO4浸出液中，按摩尔比计，Fe：P＝1：1～1.05。
10.根据权利要求1或9所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述沉淀反应过程中，添加pH调节剂，控制添加pH调节剂的添加速度为2～5ml/min，调控终点pH为3.0～3.6；所述沉淀反应的温度为25～30℃，所述沉淀反应的时间为8～10min。
...【技术特征摘要】
1.一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：将废旧磷酸铁锂黑粉加入含酸浸渍剂中，并加入氧化剂进行n级选择性浸出锂反应，获得含锂浸出液与含铝、铜、石墨的fepo4滤渣，将含铝、铜、石墨的fepo4滤渣置于含还原剂的酸溶液中进行还原酸浸、固液分离得到石墨和含铜、铝的fepo4浸出液；将含铜、铝的fepo4浸出液中加入铁粉进行置换反应，固液分离，获得铜和含铝的fepo4浸出液，再将含铝的fepo4浸出液进行补铁、补磷进行沉淀反应，获得铝和fepo4净化液。
2.根据权利要求1所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述含酸浸渍剂中，酸选自硫酸、盐酸、磷酸中的至少一种，酸的浓度为0.6～0.8mol/l；
3.根据权利要求1或2所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：
4.根据权利要求1或2所述的一种废旧磷酸铁锂黑粉先提锂以及磷酸铁浸出渣后处理的方法，其特征在于：所述n级选择性浸出锂反应的过程为，准备n份废旧磷酸铁锂黑粉或将废旧磷酸铁锂黑粉分为n份，所述n≥1，第一份废旧磷酸铁锂黑粉加入含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第一级选择性浸出锂反应，获得得滤液na-1和滤渣nb-1，向滤液na-1中补充无机酸获得第二级的含酸浸渍剂，将第二份废旧磷酸铁锂黑粉加入第二级的含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第二级选择性浸出锂反应，得到滤液na-2和滤渣nb-2；向滤液na-2中补充无机酸获得第三级的含酸浸渍剂，将第三份废旧磷酸铁锂黑粉加入第三级的含酸浸渍剂中，并滴加氧化剂，进行第三级选择性浸出锂反应，得到滤液na-3和滤渣nb-3；最后，向滤...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟东，蒋良兴，王康，李思敏，李莉璇，
申请(专利权)人：藤青青再生资源上饶有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。