[发明专利]一种铁铝渣资源化利用的方法

说明书

本发明公开了一种铁铝渣资源化利用的方法，包括铁铝渣加酸液进行浸出溶解，采用协萃萃取剂对浸出液进行萃取，得到含铁有机相和含铝萃余液，向含铝萃余液中加入氢氧化钠进行反应，得到偏铝酸钠溶液，再加入第一氟化铵反应制得冰晶石，向含铁有机相中加入第二氟化铵进行反萃，分离得到有机相和六氟铁酸铵，向六氟铁酸铵中加入氨水调节pH为8.5‑9.0进行反应，得到氢氧化铁和氟化铵溶液。本发明使用新型羧酸萃取剂BC196与磷酸萃取剂P204协同分离铁铝获得较为纯净的铁源与铝源，经过除杂与添加辅料控制反应条件制备氢氧化铁、冰晶石产品，氢氧化铁可进一步制备得到电池级磷酸铁产品，变废为宝。

技术领域

本发明属于废旧电池回收中的湿法冶金领域，具体涉及一种铁铝渣资源化利用的方法。

背景技术

近年来，随着消费电子产品、电动交通工具和各种储能市场的迅速发展，锂电池的需求量也直线上升，其中三元锂电池更是以其能量密度高、功率好等优点而被广泛应用。三元锂电池中蕴含着丰富的镍、钴、锰等资源，然而大量三元锂电池经过一批批的放电而成为废旧三元锂电池，废旧的三元锂电池如果处置不当会有污染环境的风险。故回收利用废旧三元锂电池制备新的三元锂电池不仅实现了资源再生，极大地降低废旧电池给环境带来的污染，而且降低了三元锂电池的制备成本。

现工厂针对废旧三元锂电池回收制备三元正极前驱体工艺中，比较常用的工艺流程为：预处理--浸出--萃取--合成三元前驱体。其中除铁铝为浸出除杂中非常重要的步骤，而铁铝渣作为铁铝的唯一出口，往往存在产量较大、处理成本高的问题。专利CN105506290A中介绍了一种铁铝渣综合利用的方法：对铁铝渣进行选择性浸出，溶解出渣中的镍、钴、铝、铁；然后向镍、钴、铝浸出液中加入硫化钠，沉淀回收溶液中的镍、钴，并得到硫酸铝粗溶液；硫酸铝粗溶液通过加入氧化剂及氢氧化钠，去除其中的铁后，再补充加入硫酸钠盐，将溶液配制成生产硫酸铝钠的原液；原液经过蒸发，结晶得到硫酸铝钠产品。这种将铁铝渣制备硫酸铝钠的方法虽然简单易行、成本低廉，但是用硫酸选择性浸出会存在铁铝分离不彻底的问题，并且造成铁铝渣的主金属-Fe的损失与浪费。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铁铝渣资源化利用的方法，以废旧三元电池除铁铝过程中产生的铁铝渣为原料，使用新型羧酸萃取剂BC196与磷酸萃取剂P204协同分离铁铝获得较为纯净的铁源与铝源，经过除杂与添加辅料控制反应条件制备磷酸铁、冰晶石产品，变废为宝，贴合环保理念，同时通过磷酸铁、冰晶石产品获得经济收益。

根据本发明的一个方面，提出了一种铁铝渣资源化利用的方法，包括以下步骤：

S1：铁铝渣加酸液进行浸出溶解，固液分离得到浸出液；

S2：采用协萃萃取剂对所述浸出液进行萃取，得到含铁有机相和含铝萃余液，所述协萃萃取剂由萃取剂BC196、萃取剂P204和溶剂油组成；

S3：向所述含铝萃余液中加入氢氧化钠进行反应，过滤除杂，得到偏铝酸钠溶液，再加入第一氟化铵进行反应，制得冰晶石；向所述含铁有机相中加入第二氟化铵进行反萃，分离得到有机相和六氟铁酸铵；冰晶石制备方程式：3Na⁺+6F^-+4NH₄⁺+AlO₂^-→Na₃AlF₆↓+4NH₃↑+2H₂O；

S4：向所述六氟铁酸铵中加入氨水调节pH为8.5-9.0进行反应，得到氢氧化铁和氟化铵溶液。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述铁铝渣的主要金属组成包括黄钠铁矾渣和氢氧化铝。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述浸出溶解的温度为85-95℃。进一步地，所述浸出溶解的反应时间为3-4h。