[發明專利]一種從提鋰后磷鐵渣再生為磷酸鐵的方法

有效

• 申請號: 202210105958.1
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114394582B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 戴富書;劉志東;袁茂強;李霞;屈仁剛
• 申請（專利權）人: 四川長虹格潤環保科技股份有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;C01C1/02;C01B25/18
• 代理公司: 四川省天策知識產權代理有限公司 51213
• 代理人: 胡慧東

本發明公開了一種從提鋰后磷鐵渣再生為磷酸鐵的方法，屬于廢舊資源循環利用及鋰離子電池材料技術領域，其主要步驟包括：堿性除鋁，還原焙燒及酸性浸出，共沉淀生產磷酸鐵，雙極膜電滲析再生酸堿。該方法在降低酸堿使用量、綠色環保的前提下，實現了磷鐵渣再生為磷酸鐵產品。

技術領域

本發明屬于廢舊資源循環利用及鋰離子電池材料技術領域，具體涉及一種從提鋰后磷鐵渣再生為磷酸鐵的方法。

背景技術

發展新能源汽車已成為世界各國的國家戰略。我國新能源汽車的產銷量占世界50％以上，至2021年6月底，全國新能源汽車保有量達603萬輛，到2025年銷量將突破800萬輛，動力電池裝機量達406GWh。磷酸鐵鋰電池由于其相對低廉的價格和更高的安全性等優勢，在動力電池中的份額不斷增大，2020年占比已達到62％。鋰離子電池有限的使用壽命勢必造成動力鋰離子電池的大量退役，預計到2025年中國動力鋰離子電池的退役量將超過134GWh(超過80萬噸)，市場規劃超300億元，并呈逐年增長的趨勢。

在廢舊磷酸鐵鋰電池中，磷酸鐵鋰質量占比30-35％，銅箔和鋁箔的占比約 10％，有價金屬元素Li、Fe、Cu以及Al的含量遠超其在自然礦物中的含量，是一種重要的二次礦產資源，隨意堆棄也造成了有價資源的極大浪費，與國家的綠色可持續發展戰略不符。

目前廢舊磷酸鐵鋰主要是通過濕法工藝來處理，主要工序包括電池放電、拆解、破碎和分選得到黑粉，再通過浸出、元素分離提純和產品再生等操作實現有價元素的回收和再利用。其中鋰的回收價值較高，將廢舊磷酸鐵鋰中的鋰回收為高價值的碳酸鋰或氫氧化鋰產品工藝也較為成熟。但目前對于磷鐵渣的處置要么形成低端產品磷肥、鐵紅，要么直接堆棄，雖有再生磷酸鐵的報道，但相關工藝存在適用性較差，成本較高等問題，亟需開發磷鐵渣的綠色高效再生技術。

另外，僅有少量技術涉及了磷鐵渣的回收，如CN110683528A和CN 111646447A，其中CN110683528A僅僅針對純磷酸鐵廢料，其對原料的適應性差，未對廢舊磷酸鐵鋰電池粉提鋰后的渣做出說明。對于CN 111646447 A來說，磷鐵渣未采用還原劑進行還原，磷鐵渣中磷和鐵主要以正磷酸鐵存在。根據熱力學計算和實驗我們可以得出，對于正磷酸鐵的浸出pH值要低于-2，而磷酸亞鐵浸出pH值僅為1～2左右，所以該技術對于酸的用量會特別大，進而磷酸鐵沉淀時也會消耗大量的堿，同時也會產生大量的高鹽廢水。

發明內容

本發明的目的是提供一種從提鋰后磷鐵渣再生為磷酸鐵的方法，該方法在降低酸堿使用量、綠色環保的前提下，實現了磷鐵渣再生為磷酸鐵產品。

為了達到上述技術效果，本發明提供了如下技術方案：

一種從提鋰后磷鐵渣再生為磷酸鐵的方法，所述方法包括以下步驟:

S1將提鋰后磷鐵渣與水混合調漿后加入堿液，反應完成后，固液分離，將固液分離后的渣進行水洗得到渣A。

S2將所述渣A烘干后與還原劑混合，在還原氛圍下焙燒，得到渣B。

S3將所述渣B與水混合調漿后加入酸液浸出，反應完成后，固液分離，得到溶液A。

S4將所述溶液A加入適量鐵粉，采用鐵粉置換除銅，反應完成后固液分離，得到溶液B。

S5向所述溶液B中補充磷源或者鐵源得到原料液，將所述原料液中加入雙氧水、氨水進行共沉淀反應，反應完成后固液分離，得到二水磷酸鐵和溶液C，二水磷酸鐵經燒結后得到磷酸鐵。

S6將所述溶液C采用螯合樹脂除鐵等雜質元素離子后，得到溶液D。

S7將所述溶液D使用雙極膜電滲析電解得到酸液和堿液，分別返回至所述 S3中的浸出和所述S5中的共沉淀使用。

本發明中所述的磷鐵渣為廢舊磷酸鐵鋰電池回收提鋰后的磷鐵渣或其它磷鐵渣(如磷酸鐵生產廢渣)。