[發明專利]一種廢舊磷酸鐵鋰電池中金屬回收的方法

在審

• 申請號: 201710251704.X
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107017444A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 王雪
• 申請（專利權）人: 中科過程（北京）科技有限公司
• 主分類號: H01M10/54
• 分類號: H01M10/54;C22B1/02;C22B7/00;C22B26/12
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技術領域

本發明屬于二次資源回收利用和循環經濟技術領域，尤其涉及一種廢舊磷酸鐵鋰電池中金屬回收的方法。

背景技術

在節能和減排的雙重壓力下，新能源汽車已成為未來汽車工業發展的方向。隨著政府的大力推廣，新能源汽車產業將由起步階段進入到快速發展階段。動力電池作為新能源汽車最關鍵的零部件之一，需求量迅猛增長。其中，磷酸鐵鋰電池因具有較高的理論容量、良好的放電平臺、優秀的循環穩定性及價格低廉等優點，被廣泛用于新能源汽車。廢舊磷酸鐵鋰材料的合理回收利用將促進新能源汽車行業的發展，實現資源的綜合利用。

近期，國內外研究人員基于濕法冶金的原理，開發出一系列廢舊磷酸鐵鋰電池中回收高值元素的工藝，其主要流程是將廢舊電池經焙燒、破碎得到混料，然后采用堿法除鋁，獲得鐵、鋰混合渣，再同時浸出鐵、鋰元素，之后選擇性沉淀得到鋰產品。如CN103280610A通過堿法溶解得到含鐵含鋰溶液，并將鐵以磷酸鐵沉淀形式去除，所得含鋰溶液進一步用于鋰元素的回收。CN101847763A則使用有機溶劑溶解和酸解，然后輔助加入硫化鈉獲得鋰元素。CN102956936A公布了一種基于酸浸和堿浸回收利用有價金屬的方法，焙燒后的正極材料在pH值0.5~2.0下酸浸后，酸浸濾液回調pH值沉淀鋁、鐵、銅，堿浸濾液進一步回調pH值用于回收利用鋰。以上提及的濕法浸出工藝，在浸出之前未分離鐵鋰元素,在浸出過程中也未采用選擇性浸出，導致浸出酸耗極大。浸出液含有大量的鐵雜質，導致除雜工藝復雜，回收獲得的碳酸鋰產品品味低，不能夠真正用于電池的再生產。加之現有工藝涉及到除雜及凈化工序，通常會產生大量高鹽廢水，如處理不當就會導致二次污染，增加環境成本；如額外增加廢水處理環節，則會增加廢水處理成本，不符合循環經濟發展理念，也不具備大規模推廣使用的價值。

目前，高溫煅燒的研究主要集中在磷酸鐵鋰正極材料的再生，如CN102280673A、CN102583297A、CN102751548A、CN104362408A公布了在氧化性條件下高溫煅燒制備磷酸鐵鋰產品的工藝參數。基于目前的濕法冶金或者高溫冶金的回收工藝，雖然能夠回收處理磷酸鐵鋰電池，并獲得磷酸鐵鋰正極材料或者碳酸鋰等多種產品，但是溫煅燒直接制備磷酸鐵鋰正極材料往往工藝流程長，要求嚴格控制反應條件，并需要高能耗工序輔助生產，因此實際應用十分有限。

發明內容

為了提高廢舊電池回收效率，提高所得產品質量，避免現有工藝衍生的廢水處理問題，本發明旨在提供一種廢舊磷酸鐵鋰電池中金屬回收的方法。該發明選擇性強化浸出鋰元素，浸出效率高、浸出液消耗量小，能夠得到高純度含鋰溶液，因此獲得的鋰產品純度高。將廢舊磷酸鐵鋰電池焙燒分選，得到含鋰正極粉料。含鋰粉料在銨鹽和/或氨的混合溶液中強化浸出，在氧化性環境中將二價鐵轉換為三價鐵，并形成沉淀，獲得含鋰溶液，過濾后可用于高純鋰產品的制備，獲得氫氧化鋰或者碳酸鋰等高價值產品。該發明有別于了傳統的濕法酸浸，不再使用酸性浸出劑，避免了大量高鹽廢水的產生。由于本發明流程短、工藝簡單、可選擇性強化浸出鋰元素，回收獲得高純鋰產品，提高了廢舊磷酸鐵鋰電池的回收效益、具有良好的工業應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種廢舊磷酸鐵鋰電池強化浸出回收金屬的方法，包括以下步驟：

（1）將廢舊電池焙燒分選得到含有鋁、鐵、鋰的電池材料粉末；

（2）步驟（1）所得含鋁、鐵、鋰粉料進行堿法除鋁，得到含鐵含鋰殘渣；

（3）步驟（2）所得含鐵含鋰殘渣，球磨得到含鐵含鋰粉料；

（4）步驟（3）所得含鋰粉料在銨鹽和/或氨的混合溶液強化浸出，同時在氧化環境下，將二價鐵轉換為三價鐵，形成不溶于水的含鐵化合物，選擇性浸出鋰元素；

（5）步驟（4）浸出液/渣分離后，濃縮含鋰溶液，回收獲得銨鹽和/或氨；

（6）步驟（5）所得濃縮液用于回收鋰資源得到高純氫氧化鋰或者碳酸鋰。

步驟（1）將磷酸鐵鋰廢舊電池破碎及焙燒分選，得到含鋁、鐵、鋰的電池材料粉末；

優選的，通過機械破碎將電池正極材料破碎為1~20mm×1~20mm的碎片；

優選的，焙燒溫度為200~1200℃，焙燒時間為1~6h。

步驟（1）焙燒過程中可噴入含鈣粉體以吸收產生的含氟氣體，所述電池廢料與含鈣粉體的質量配比為20~300:1；

優選的，所述含鈣粉體為含鈣無機物、含鈣有機物及含鈣生物質中一種或任意幾種的組合；