[发明专利]一种从提锂后磷铁渣再生为磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种从提锂后磷铁渣再生为磷酸铁的方法，属于废旧资源循环利用及锂离子电池材料技术领域，其主要步骤包括：碱性除铝，还原焙烧及酸性浸出，共沉淀生产磷酸铁，双极膜电渗析再生酸碱。该方法在降低酸碱使用量、绿色环保的前提下，实现了磷铁渣再生为磷酸铁产品。

技术领域

本发明属于废旧资源循环利用及锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种从提锂后磷铁渣再生为磷酸铁的方法。

背景技术

发展新能源汽车已成为世界各国的国家战略。我国新能源汽车的产销量占世界50％以上，至2021年6月底，全国新能源汽车保有量达603万辆，到2025年销量将突破800万辆，动力电池装机量达406GWh。磷酸铁锂电池由于其相对低廉的价格和更高的安全性等优势，在动力电池中的份额不断增大，2020年占比已达到62％。锂离子电池有限的使用寿命势必造成动力锂离子电池的大量退役，预计到2025年中国动力锂离子电池的退役量将超过134GWh(超过80万吨)，市场规划超300亿元，并呈逐年增长的趋势。

在废旧磷酸铁锂电池中，磷酸铁锂质量占比30-35％，铜箔和铝箔的占比约 10％，有价金属元素Li、Fe、Cu以及Al的含量远超其在自然矿物中的含量，是一种重要的二次矿产资源，随意堆弃也造成了有价资源的极大浪费，与国家的绿色可持续发展战略不符。

目前废旧磷酸铁锂主要是通过湿法工艺来处理，主要工序包括电池放电、拆解、破碎和分选得到黑粉，再通过浸出、元素分离提纯和产品再生等操作实现有价元素的回收和再利用。其中锂的回收价值较高，将废旧磷酸铁锂中的锂回收为高价值的碳酸锂或氢氧化锂产品工艺也较为成熟。但目前对于磷铁渣的处置要么形成低端产品磷肥、铁红，要么直接堆弃，虽有再生磷酸铁的报道，但相关工艺存在适用性较差，成本较高等问题，亟需开发磷铁渣的绿色高效再生技术。

另外，仅有少量技术涉及了磷铁渣的回收，如CN110683528A和CN 111646447A，其中CN110683528A仅仅针对纯磷酸铁废料，其对原料的适应性差，未对废旧磷酸铁锂电池粉提锂后的渣做出说明。对于CN 111646447 A来说，磷铁渣未采用还原剂进行还原，磷铁渣中磷和铁主要以正磷酸铁存在。根据热力学计算和实验我们可以得出，对于正磷酸铁的浸出pH值要低于-2，而磷酸亚铁浸出pH值仅为1～2左右，所以该技术对于酸的用量会特别大，进而磷酸铁沉淀时也会消耗大量的碱，同时也会产生大量的高盐废水。

发明内容

本发明的目的是提供一种从提锂后磷铁渣再生为磷酸铁的方法，该方法在降低酸碱使用量、绿色环保的前提下，实现了磷铁渣再生为磷酸铁产品。

为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：

一种从提锂后磷铁渣再生为磷酸铁的方法，所述方法包括以下步骤:

S1将提锂后磷铁渣与水混合调浆后加入碱液，反应完成后，固液分离，将固液分离后的渣进行水洗得到渣A。

S2将所述渣A烘干后与还原剂混合，在还原氛围下焙烧，得到渣B。

S3将所述渣B与水混合调浆后加入酸液浸出，反应完成后，固液分离，得到溶液A。

S4将所述溶液A加入适量铁粉，采用铁粉置换除铜，反应完成后固液分离，得到溶液B。

S5向所述溶液B中补充磷源或者铁源得到原料液，将所述原料液中加入双氧水、氨水进行共沉淀反应，反应完成后固液分离，得到二水磷酸铁和溶液C，二水磷酸铁经烧结后得到磷酸铁。

S6将所述溶液C采用螯合树脂除铁等杂质元素离子后，得到溶液D。

S7将所述溶液D使用双极膜电渗析电解得到酸液和碱液，分别返回至所述 S3中的浸出和所述S5中的共沉淀使用。

本发明中所述的磷铁渣为废旧磷酸铁锂电池回收提锂后的磷铁渣或其它磷铁渣(如磷酸铁生产废渣)。