[發明專利]從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法及其應用

在審

• 申請號: 202211491229.0
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115893457A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 閆明;盛曉星;豆君;吳豪;木易;蔡帥濤;郭瑞娟;葛繼昌
• 申請（專利權）人: 河南佰利新能源材料有限公司;河南龍佰新材料科技有限公司
• 主分類號: C01D15/08
• 分類號: C01D15/08;C01B25/37;H01M4/58;H01M10/0525;H01M10/54
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王宏

1.從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(a)、將廢舊磷酸鐵鋰經焙燒后得到的磷酸鐵鋰材料加入濃酸中，混合均勻并加熱，得到混合漿料；

其中，所述濃酸包括濃硫酸和/或濃硝酸；

(b)、將所述混合漿料與水和/或稀酸混合均勻后，向其中加入氧化劑，并調節pH，反應后固液分離，得到主要成分為磷酸鐵的濾渣和含鋰液；

(c)、所述含鋰液依次進行第一除雜和第二除雜，得到除雜后鋰液；所述除雜后鋰液與可溶性碳酸鹽溶液混合進行提鋰后，固液分離，得到碳酸鋰；

其中，所述第一除雜的方法包括納濾；

所述第二除雜的方法包括調節pH使雜質沉淀分離和/或采用陽離子樹脂進行離子交換；

(d)、所述主要成分為磷酸鐵的濾渣經煅燒后，得到磷酸鐵。

2.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(a)中，所述濃硫酸的質量分數≥98％，所述濃硝酸的質量分數≥65％；

優選地，步驟(a)中，所述磷酸鐵鋰材料與所述濃酸的質量比為1.2～2.6：1。

3.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(a)中，所述焙燒的溫度為500～900℃，所述焙燒的保溫時間為2～10h；

優選地，步驟(a)中，所述加熱的溫度為80～300℃，所述加熱的保溫時間為2～10h。

4.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(b)中，所述混合漿料與所述水和/或所述稀酸的質量比為0.5～2.5：1；

優選地，步驟(b)中，所述稀酸包括稀硫酸和/或稀硝酸；

優選地，步驟(b)中，所述稀酸的質量分數≤20％；

優選地，步驟(b)中，所述氧化劑包括雙氧水、氯酸鈉、次氯酸鈉、硫代硫酸鈉、氧氣、臭氧、空氣和氯氣中的至少一種；

優選地，步驟(b)中，所述氧化劑與所述混合漿料中的鐵元素的摩爾比為1～3：1。

5.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(b)中，所述調節pH至混合物料的pH為1.5～2。

6.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(c)中，所述納濾的溫度為20～90℃，所述納濾的壓力0.5～2.5MPa。

7.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(c)中，所述調節pH使雜質沉淀分離的方法包括：向經過第一除雜后的含鋰液中加入堿液，至混合物料的pH值為3.5～6.5時，固液分離，然后向所述固液分離后得到的濾液中繼續加入堿液，至混合物料的pH值為6.5～12.5，再進行固液分離，得到除雜后鋰液；

優選地，所述堿液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液和碳酸鉀溶液中的至少一種。

8.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(c)中，所述陽離子樹脂的粒徑為0.4～1.5mm；

優選地，步驟(c)中，所述采用陽離子樹脂進行離子交換的過程中，液體的流速為2～6BV/h；

優選地，步驟(c)中，所述可溶性碳酸鹽溶液包括碳酸鈉溶液和/或碳酸鉀溶液；

優選地，步驟(c)中，所述可溶性碳酸鹽溶液中的碳酸根離子與所述除雜后鋰液中的鋰元素的摩爾比為2～2.5：1；

優選地，步驟(c)中，所述提鋰的溫度為80～100℃，所述提鋰的時間為15～45min。

9.根據權利要求1所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法，其特征在于，步驟(d)中，所述煅燒的溫度為550～850℃，所述煅燒的保溫時間為2～10h。

10.如權利要求1～9任一項所述的從廢舊磷酸鐵鋰中回收碳酸鋰和磷酸鐵的方法所制得的碳酸鋰和/或磷酸鐵在鋰離子電池中的應用。