一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010147050.8
(22)申请日 2020.03.05
(71)申请人 孙东江
地址 341099 江西省赣州市章贡区红旗大
道25号
(72)发明人 孙东江　
(51)Int.Cl.
C22B 26/12(2006.01)
C22B 1/02(2006.01)
C22B 7/00(2006.01)
C01D 15/08(2006.01)
C01B 25/30(2006.01)
C01G 49/02(2006.01)
H01M 10/54(2006.01)
(54)发明名称
一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方
法
(57)摘要
一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方
法，包括将磷酸铁锂正极粉在有氧环境中焙烧预
处理；再进行硫酸浸出，然后过滤得到粗锂液和
渣；对浸出完成的物料液进行除杂，加入硫酸铁
除去铝及磷酸根；对浸出渣进行碱转处理，氢氧
化钠碱转半小时以上，过滤，滤液用硫酸调整pH
值，加热蒸发浓缩结晶产出磷酸钠晶体；粗锂溶
液除杂后液加热后加入碳酸钠进行碳酸锂沉溶。

本发明的磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方
法工艺简单，锂回收率高≥95％，它采用熔烧-硫
酸溶法提取锂，经过除杂后可直接沉淀碳酸锂，
利用磷酸铁在低浓度硫酸中的难溶性而优先溶
出锂达到两种物质的分离，浸出渣经碱转化后产
出磷酸三钠和氢氧化铁，
实现综合利用。

权利要求书1页 说明书2页CN 111206161 A 2020.05.29
C N 111206161
A
1.一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）、将磷酸铁锂正极粉在有氧环境中焙烧，温度550℃-850℃，焙烧时间0.5小时～2小时，进行预处理；
（2）、对焙烧完成的磷酸铁锂粉进行硫酸浸出，浸出条件是 液固比2-2.5 : 1，硫酸采用连续滴加，硫酸浓度≥75％，保证浸出液中硫酸浓度≤0.1M，浸出为搅拌浸出，时间0.5-2小时，然后过滤得到粗锂液和渣；
（3）、对浸出完成的物料液进行除杂，加入硫酸铁，调pH到5.2除去铝及磷酸根，过滤后，料液送沉淀碳酸锂工序，渣堆放；
（4）、对浸出渣进行碱转处理，氢氧化钠使用量为理论量的1.05倍以上，液固比3: 1，温度0-80℃，氢氧化钠碱转半小时以上，过滤，滤液用硫酸调整pH=7-9，加热蒸发浓缩结晶产出磷酸钠晶体，渣经洗涤后作为铁矿外卖；
（5）、碳酸锂沉淀：粗锂溶液除杂后液加热至80℃以上后，加入碳酸钠进行碳酸锂沉溶。

权　利　要　求　书1/1页CN 111206161 A
一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法。

背景技术
[0002]随着新能源行业的快速发展，新能源锂电池的使用量越来越大，随之而来报废的锂电池也越来越多，合理回收利用废锂电池资源是迫在眉睫的问题。

废锂电池中的磷酸铁锂电池经拆解产生的废正极粉，其成分主要为磷酸铁锂、碳粉、铝，目前所采用的回收工艺为盐酸全溶，双氧水或空气氧化中和除磷法，所回收目的元素为锂，产品为碳酸锂，磷酸盐作废渣处理。

由于盐酸全溶法存在中和除磷工序，所以其难以形成较高的含锂溶液，同时渣锂共沉淀带损锂，其回收率较低。

发明内容
[0003]本发明的目的就是提供一种工艺简单、回收率高的磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法。

[0004]本发明的磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法，包括以下步骤：
1、将磷酸铁锂正极粉在有氧环境中焙烧温度550℃-850℃，焙烧时间0.5小时～2小时，进行预处理；
2、对焙烧完成的磷酸铁锂粉进行硫酸浸出，浸出条件是 液固比2-2.5 : 1，硫酸采用连续滴加，硫酸浓度≥75％，保证浸出液中硫酸浓度≤0.1M，浸出为搅拌浸出，时间0.5-2小时，然后过滤得到粗锂液和渣；
3、对浸出完成的物料液进行除杂，加入硫酸铁，调pH到5.2除去铝及磷酸根，过滤后，料液送沉淀碳酸锂工序，渣堆放；
4、对浸出渣进行碱转处理，氢氧化钠使用量为理论量的1.05倍以上，液固比3: 1,温度0-80℃，氢氧化钠碱转半小时以上，过滤，滤液用硫酸调整pH=7-9，加热蒸发浓缩结晶产出磷酸钠晶体，渣经洗涤后做为铁矿外卖；
5、碳酸锂沉淀：粗锂溶液除杂后液加热至80℃以上后，加入碳酸钠进行碳酸锂沉溶。

[0005]本发明的磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法工艺简单，锂回收率高≥95％，它采用熔烧-硫酸溶法提取锂，经过除杂后可直接沉淀碳酸锂；不溶渣经氢氧化钠碱转后生产出磷酸三钠和氢氧化铁。

经过氧化焙烧使磷酸铁锂中亚铁氧化成三价铁而释放锂离子，通过反应体系，保持硫酸浓度低浸出，利用磷酸铁在低浓度硫酸中的难溶性而优先溶出锂达到两种物质的分离，浸出渣经氢氧化钠转化后产出磷酸三钠和氢氧化铁，实现综合利用。

具体实施方式
[0006]一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法，包括以下步骤：
步骤1，氧化焙烧: 将磷酸铁锂正极粉体1000kg加入到回转窑进行氧化焙烧，焙烧温度550℃-850℃间，焙烧时间1小时，出料后备用；
步骤2，硫酸浸出:将上述步骤焙烧好的磷酸铁锂正极粉加入到5㎥PP材质搅拌桶中，加入2㎥清水，搅拌，以连续滴加方式加入浓硫酸，以余酸0.1M为反应基准，搅拌反应0.5-2小时，静置后过滤，滤液转入下一搅拌桶备用，并测试PO43-含量，滤渣转入下步骤搅拌桶备用；
步骤3，净化除杂:将上述步骤浸出液进行搅拌，加入测试PO43-含量所需的硫酸铁平衡量理论量1.05倍的硫酸铁，然后调整pH= 5.2,过滤，滤液转入下一道工序搅拌桶备用，滤渣堆存；
步骤4，碳酸锂沉淀:将上一步骤产生的硫酸锂净化后液转入5㎥搅拌桶，加热至80℃以上，搅拌，加入锂总量的8倍的碳酸钠为沉淀剂沉淀反应1小时，然后过滤，液体回收碳酸锂，固体为碳酸锂产品；
步骤5，磷酸铁渣碱转:反应方程式: Fepo4+3NaoH=Fe(oH)3↓+ Na3po4，将上面步骤产出的磷酸铁渣转入一5㎥PP材质的搅拌桶，加入清水，液固比3: 1，然后加入理论量1.05倍的NaoH进行碱转，半小时以上，过滤，滤液转入下一工序使用，滤渣为氢氧化铁堆放；
步骤6，磷酸三钠结晶:将上述步骤产出的滤液加入一个5㎥的搪瓷反应釜中，蒸汽加热浓缩达到一定的浓度冷却结晶，产生磷酸钠产品。