[发明专利]一种磷酸铁锂废料的资源化处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂废料的资源化处理工艺，属于循环经济技术领域。

背景技术

磷酸铁锂(分子式：LiFePO4；英文：Lithiumironphosphate；又称磷酸锂铁、锂铁磷；简称LFP)，是一种锂离子电池的正极材料。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属，M为CoFe两者之组合：LiFeCOPO4)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO4)，使得该材料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比，LiMPO4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染。

磷酸铁锂的应用领域主要有：

⑴储能设备

太阳能、风力发电系统之储能设备，不断电系统UPS，配合太阳能电池使用作为储能设备(比亚迪已经在生产此类电池)；

⑵电动工具类

高功率电动工具(无线)，电钻、除草机等；

⑶轻型电动车辆

电动机车，电动自行车，休闲车，高尔夫球车，电动推高机，清洁车，混合动力汽车(HEV)，近期2－3年的目标；

⑷小型设备

医疗设备：电动轮椅车，电动代步车)，玩具(遥控电动飞机，车，船)；

⑸其它小型电器

矿灯，植入性的医疗器械(磷酸铁锂无毒性，锂电池仅铁锂可满足要求)，替代铅酸，镍氢，镍镉，锂钴，锂锰类电池在小型电器上的应用。

(6)移动电源

德国新能源公司Deboch经过长期研究，成功研发和量产了复合纳米材料的磷酸铁锂电池，提高了单位容量比，克服了磷酸铁锂单位体积过大，不适用于数码产品领域的难题。现在单节32650(直径32mm，长度65mm)规格电池，容量突破6000mAh，通过两节搭配，就能达到12000mAh。移动电源能量高达38.4Wh，足以给5.3Wh(1432mAh)的iPhone4S充电近6次，适合长途户外旅行的用户。

但是随着电动汽车的发展，磷酸铁锂报废的废旧电池以及生产过程中的磷酸铁锂废料的资源化利用成为大家关注的焦点，目前废旧磷酸铁锂的回收主要有以下几种：

(1)直接将废旧磷酸铁锂经过筛选后搭配新的磷酸铁锂使用，此方法虽然简单，但是搭配之后得到的磷酸铁锂的性能降低，只能用于低端行业；

(2)将磷酸铁锂溶解之后，铁沉淀得到氧化铁红、锂回收、磷酸盐回收，但是此工艺流程长，且产品的附加值低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磷酸铁锂废料的资源化处理工艺，工艺简单，成本低，工艺流程短，且能够得到电池级的磷酸铁和电池级的碳酸锂，实现了全组分的回收，且回收得到的产品附加值高，均为磷酸铁锂的原材料，且各个组分的回收率高。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种磷酸铁锂废料的资源化处理工艺，其为以下步骤：

(1)将磷酸铁锂废料加入碱溶液在70-85℃下搅拌溶解2-3小时，然后过滤，得到含铝溶液和第一滤渣；

(2)将第一滤渣加入硫酸溶液中，在85-90℃搅拌反应3-4小时，同时在反应过程连续匀速加入铁粉，反应至溶液的pH为2.0-2.5，然后加入盐酸羟胺使得反应体系中盐酸羟胺的浓度为0.01-0.02mol/L，然后过滤，得到第一滤液和第二滤渣；

(3)将第一滤液在温度为50-55℃，搅拌速度为300-350r/min，加入双氧水，加入双氧水的时间为1-1.5小时，然后升温至90-95℃继续搅拌1-2小时，然后过滤，得到第二滤液和第三滤渣，将第三滤渣按照固液比1:2加纯水浆化得到浆化料，然后配制4-5mol/L的磷酸溶液，然后将浆化料体积的1/4加入到磷酸溶液中，升温至温度为95-100℃，500-800r/min高速搅拌1-3小时至溶液变为澄清，然后再将剩余的浆化料体积的3/4加入其中，再在温度为95-100℃，500-800r/min高速搅拌下继续反应1-3小时，至物料的颜色变为白色略粉后停止反应，然后过滤，得到的磷酸母液单独收集，然后纯水洗涤至洗涤水的pH为6-6.5为止，然后经过烘干、除铁、筛分得到电池级磷酸铁；