[发明专利]一种利用磷酸亚铁锂废料制备电池级磷酸二氢锂的方法

说明书

本发明公开一种利用磷酸亚铁锂废料制备电池级磷酸二氢锂的方法，包括以下步骤：A.热处理；B.浸出；C.转型除杂；D.碱化除杂；E.将B步骤得到的酸浸渣与液碱反应；F.过滤分离分离得到十二水磷酸三钠和母液，铁渣作为副产品外销；G.在反应釜内加入含锂净化液并预热，再加入十二水磷酸三钠沉锂；H.分离、洗涤得磷酸锂湿料；I.磷酸锂湿料与磷酸和去离子水配料得到磷酸二氢锂溶液过滤分离，浓缩结晶，干燥得到电池级磷酸二氢锂产品。本发明的利用磷酸亚铁锂废料制备电池级磷酸二氢锂的方法简单有效，实现了酸浸渣的回收利用，利用废旧磷酸铁锂正极材料中的锂、铁、磷等主要元素，原料要求低，通用性强，收率高且质量好。

技术领域

本发明涉及一种制备电池级磷酸二氢锂的方法，特别是涉及一种利用磷酸亚铁锂废料制备电池级磷酸二氢锂的方法。

背景技术

随着我国新能源汽车的产量和保有量不断攀升，动力电池将在2020年左右达到报废小高峰。预计到2020年，全球锂离子电池报废量为32.2GWh，约50万吨，其中我国累计锂离子电池报废量为12～20万吨，这些报废的电池应该如何处置已成为一个不容小觑的问题。随着锂离子电池的广泛应用，将大量进入失效、回收阶段。如何回收废旧锂离子电池和资源化循环利用已成为社会普遍关注的问题。

国内近阶段的动力电池报废潮中下来的电池主要是以磷酸亚铁锂电池为主。相比于三元废旧电池，铁锂废旧电池由于所含金属价值不大，主要是针对金属锂的回收，对锂、铁、磷综合回收研究的文献相对较少。CN106629646A该发明公开了一种磷酸铁锂废料的资源回收方法，具体包括如下步骤：步骤一，焙烧；步骤二，磷酸溶液配制；步骤三，水热反应；步骤四，过滤；步骤五，蒸发浓缩；步骤六，冷却结晶；步骤七，干燥，即得磷酸二氢锂产品。该专利中铁，磷以磷酸铁的形式沉淀下来，但是磷酸铁不适合磷酸铁锂的合成，只能作为化工副产品，经济性差，难以规模化应用。CN101638225A该发明提供了一种制备电池级磷酸二氢锂的方法，利用高纯碳酸锂与磷酸反应生成磷酸二氢锂的方法，利用高纯碳酸锂与磷酸反应生成磷酸二氢锂溶液，再经过浓缩蒸发、冷却结晶、离心分离、饱和洗涤、烘干、气流粉碎及包装，得到电池级磷酸二氢锂。在中国发明申请公布文本CN101702433A公布了一种电池级磷酸二氢锂的制备方法，其特征在于：通过工艺步骤；(1)工业级淡水氢氧化锂的提纯；(2)酸碱中和反应；(3)产品喷雾干燥；(4)产品的深度除水：得到纯度≥99.5％，粒径D50＝3～15微米的电池级磷酸二氢锂产品。CN101638225A、CN101702433A等发明都是采用磷酸作为磷酸、锂化合物为原料制备电池级磷酸二氢锂，成本相对较高，经济性较差。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种简单有效，利用酸浸渣合成副产十二水磷酸三钠，并将十二水磷酸三钠作为合成磷酸二氢锂的磷源，实现了酸浸渣的回收利用，原料中的锂、磷元素制备成磷酸亚铁锂专用磷酸二氢锂，铁元素变成了铁渣，有效回收利用了废旧磷酸铁锂正极材料中的锂、铁、磷等主要元素，原料要求低，通用性强的利用磷酸亚铁锂废料制备电池级磷酸二氢锂的方法。

本发明的一种利用磷酸亚铁锂废料制备电池级磷酸二氢锂的方法，包括以下步骤：

A.热处理：将一定量的磷酸亚铁锂废料于回转窑中热处理0.5～5h，加热处理温度为200～500℃；

B.浸出：将A步骤加热处理后的焙烧料，取焙烧料、水、浓度为31wt％的盐酸、氧化剂按质量比为1:2:0.5～0.8:0.05～0.3配料进行锂的浸出，过滤分离得到含锂酸化液和酸浸渣，使用1％铁氰化钾溶液进行检测，若无蓝色沉淀产生，表明反应完全；

C.转型除杂：在B步骤得到的含锂酸化液中加入氢氧化镁，加入的氢氧化镁与溶液中的PO₄^3-的物质量比为n(Mg(OH)₂)：n(PO₄^3-)＝2.95～3.05：2，再用浓度为31wt％的盐酸调节整体溶液中pH至中性，具体反应温度为50～100℃，过滤得到转型滤液和磷酸镁渣；