[發(fā)明專利]磷酸鐵鋰廢電池正極材料的浸出方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310736588.2
• 申請日: 2013-12-29
• 公開（公告）號: CN103757388A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 龍炳清;王杰才;龔婕
• 申請（專利權）人: 四川師范大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B26/12;C22B21/00;C21B15/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發(fā)明涉及磷酸鐵鋰廢電池正極材料的一種浸出方法。

背景技術

磷酸鐵鋰電池（正極材料含的主要金屬元素為鋰、鋁和鐵的電池）是一類新型電池，該電池使用報廢后將產生大量廢電池。這類電池若棄入環(huán)境，將對環(huán)境產生很大的直接和潛在危害。磷酸鐵鋰電池正極材料主要含鋰、鋁和鐵，其中鋰的總含量高達4%以上，很具回收價值。目前從磷酸鐵鋰廢電池正極材料中回收鋰的工藝主要為濕法工藝。浸出是濕法工藝中必不可少的一個過程。目前磷酸鐵鋰廢電池正極材料的浸出方法主要有鹽酸浸出法、硫酸浸出法、硝酸浸出法和混酸（硫酸加硝酸）浸出法。鹽酸浸出法，設備腐蝕大，酸霧產生量大而污染環(huán)境。硫酸浸出法消耗較昂貴的還原劑（如雙氧水等）。硝酸浸出法的硝酸消耗量大，而且會產生大量氮氧化物，污染環(huán)境。所有的濕法工藝都存在如何經(jīng)濟地提高浸出速度、提高金屬浸出率、降低酸耗和其它輔料消耗的問題。雖然硝酸加工業(yè)純氧浸出法和混酸加工業(yè)純氧浸出法較好地解決了上述問題，但浸出設備較復雜，而且廢電池浸出所需工業(yè)純氧量不大，廢電池處理企業(yè)就地生產工業(yè)純氧自用不經(jīng)濟，工業(yè)純氧的儲存、運輸和使用比較麻煩。開發(fā)設備腐蝕小、浸出速度快、浸出率高、酸耗和其它輔料消耗低、使用方便、基本無環(huán)境污染的磷酸鐵鋰廢電池正極材料的浸出方法具有較大實用價值。

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發(fā)明內容

針對目前磷酸鐵鋰廢電池正極材料浸出的問題，本發(fā)明的目的是尋找一種金屬浸出率高，浸出速度快，浸出率高，酸耗和其它輔料消耗低，使用方便，不用昂貴還原劑，基本無環(huán)境污染的磷酸鐵鋰廢電池正極材料的浸出方法，其特征在于將從磷酸鐵鋰廢電池中分離出的,并經(jīng)焙燒預處理得到的正極材料放入耐壓和耐硫酸腐蝕的容器中，并將硫酸泵入該容器，然后密封容器，并通入SO₂進行浸出，浸出結束后?進行液固分離，得到所需浸出溶液。反應溫度為40℃～80℃,?浸出的硫酸初始濃度為1mol/L～4mol/L,?浸出時間為1h～3h，浸出過程進行攪拌，攪拌速度為30r/min～120r/min。硫酸加入量為加入反應容器的正極材料中全部金屬浸出的硫酸理論消耗量(不扣除生成AlPO₄沉淀減少的硫酸理論消耗量)的101%～140%。浸出過程的壓力為0.05MPa～0.2MPa。

???本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：在密閉和SO₂存在的條件下，硫酸浸出經(jīng)焙燒預處理后的磷酸鐵鋰廢電池正極材料（材料中的金屬元素呈氧化物形態(tài)）時，浸出過程發(fā)生如下主要化學反應：

????Al₂O₃?+?3H₂SO₄?=?Al₂(SO₄)₃?+?3H₂O

2LiFePO₄?+?3H₂SO₄?=?Li₂SO_4?+?2H₃PO₄?+?2FeSO₄

2FePO₄?+?H₂SO_4??+?SO₂?+?2H₂O?=?2FeSO₄?+?2H₃PO₄

Al₂(SO₄)₃?+?H₃PO₄?=?AlPO₄

由于SO₂的還原能力比現(xiàn)有浸出方法中普遍使用的雙氧水的還原能力強得多，而且不需要在強酸性環(huán)境下才能還原，這樣可以降低浸出過程的酸度，減少硫酸和還原劑的消耗，提高反應速度。SO₂可以徹底破壞正極材料FePO₄的層狀結構，提高有價鋰的浸出率。???

???相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明的突出優(yōu)點是采用SO₂作還原劑浸出磷酸鐵鋰廢電池正極材料,?反應速度快，反應酸度較低，硫酸和還原劑的消耗量?。徽龢O材料中FePO₄的層狀結構破壞徹底，可提高鋰的浸出率；浸出液后續(xù)處理中不需要中和大量的酸，成本較低；浸出液后續(xù)處理中產生的廢棄物量少，降低了污染治理費用，具有明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。