[发明专利]一种高铝磷酸铁锂废料的回收方法

说明书

本发明公开了一种高铝磷酸铁锂废料的回收方法，包括以下步骤：将高铝磷酸铁锂废料在惰性气氛、真空或空气气氛下，升温预处理、冷却，将预处理得到的物料加入到氢氧化钠水溶液中反应、过滤，得到碱浸渣及碱浸液；碱浸液冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到十二水磷酸三钠，向结晶后的滤液中加入稀酸调节pH值得到氢氧化铝；碱浸渣在酸及氧化剂的作用下，得到酸性含锂液及浸出渣；酸性含锂液用氢氧化钠调节pH值得到铁红及含锂净化液；向含锂净化液加入纯碱得到碳酸锂产品。本发明的工艺简单、操作性强，可实现锂、铝、磷及铁资源的回收，其中锂的回收率≥98%，铝的回收率≥95%，铁的回收率≥99%。

技术领域

本发明涉及磷酸铁锂电池正极材料的回收领域，特别涉及一种高铝磷酸铁锂废料的回收方法。

背景技术

随着动力汽车产业的迅速发展，锂离子电池逐步取代燃油的地位，被普遍用于汽车的动力源，而磷酸铁锂电池具有比容量高、稳定性好、安全性优、循环性能佳的特点，在动力电池领域使用的比例越来越高，如何回收、再生磷酸铁锂废料一时间成了研究的热点。

磷酸铁锂废料的来源主要有废旧电池拆解后的正极材料、电池生产制作时的边角料和废弃极片，为了追求大规模工业化生产，通常都是采用破碎、筛分的方式分选出磷酸铁锂废粉和铝箔，受工艺的限制，筛分后的磷酸铁锂废粉中仍然含有较高的铝（≥2%），对于电池拆解料还可能含有负极材料中的铜、石墨以及电解液等杂质，其回收的难度较大。

目前，磷酸铁锂的回收方法主要可分为火法、湿法两种。火法回收磷酸铁锂尚处于研究阶段，报道尚少，其工艺流程短，投资少，但不具备杂质净化能力，对原料的杂质含量要求严格，尤其是铝、铜的含量必须很低，受原料的限制，其应用范围非常狭窄；湿法回收的原料适应性相对较强，对各种杂质都有相应的净化工序，适合大规模生产应用，主流的工艺流程为氧化焙烧-酸性浸出-净化除杂-合成碳酸锂，一般只回收了其中的锂和铁，而铝、磷等资源未能得到很好地回收，造成了资源的浪费。发明专利CN 108642304A（一种磷酸铁锂废料的综合回收方法）将磷酸铁锂废料与氢氧化钠混合进行高温焙烧，使磷酸铁锂转化成含锂渣、十二水磷酸三钠，再分别回收，得到不同的产品，但氢氧化钠是强碱，且在空气中极易吸潮，因此混料操作难度大，将会产生严重的粘结，并对混料设备造成腐蚀，难以混合均匀，高温焙烧时磷酸铁锂会烧结，产生坚硬的三氧化二铁，包裹体难以被浸出，使锂的回收率达不到预期值。

因此，开发一种高效的、可实现磷酸铁锂废料中锂、铁、磷、铝等资源综合回收的方法迫在眉睫，对于磷酸铁锂正极材料回收领域的发展而言意义重大。

发明内容

本发明的目的为针对现有技术的不足，提供了一种高铝磷酸铁锂废料的回收方法，该法的工艺简单、操作性强，可实现锂、铁、磷及铝资源的回收，其中锂的回收率≥98%，铝的回收率≥95%，铁的回收率≥99%，得到的十二水磷酸三钠含量≥98.5 wt%，有利于推动动力汽车产业及磷酸铁锂回收领域的发展。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高铝磷酸铁锂废料的回收方法，包括以下步骤：

A1、将磷酸铁锂废正极片粉碎、筛分，得到高铝磷酸铁锂废料和铝粉；

A2、将步骤A1得到的高铝磷酸铁锂废料在惰性气氛、真空或空气气氛下，升温至200~500℃，进行预处理0.5~3h，然后冷却，得到预处理物料；

A3、将预处理物料加入到氢氧化钠水溶液中搅拌反应，时间为1~5h，过滤，得到碱浸渣及碱浸液，碱浸液经冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到十二水磷酸三钠，向结晶后的滤液中加入酸调节pH值为5.5~8.5，得到氢氧化铝；

A4、以酸作为浸出剂，对碱浸渣进行浸出，浸出过程中加入氧化剂，浸出3~5h，控制终点pH≤1.0，得到酸性含锂液及浸出渣，酸性含锂液用氢氧化钠调节pH值为10.0~11.0，得到铁红及含锂净化液；

A5、在温度为≥85℃时，向含锂净化液中加入纯碱得到碳酸锂产品，合成时间为1.5~3h，终点pH值为13.0~14.0。