一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法与流程

本发明属于废旧磷酸铁锂电池回收，具体是一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法。

背景技术：

1、在新能源行业的快速发展的今天，磷酸铁锂电池的需求量越来越大，由于其价格低、安全性高，被广泛应用于电动自行车、电动汽车、电动大巴等领域，但随之而来的是磷酸铁锂电池报废量逐年增加，因此，如何回收利用废旧磷酸铁锂电池是行业内亟待解决的一大问题。

2、目前，磷酸铁锂回收主要采用氧化酸浸进行选择性提锂，剩余的磷酸铁废渣中含有大量有价金属磷和铁，该磷酸铁废渣如不能安全处置与利用，会造成资源的浪费和严重的环境污染问题。因此，对废旧电池选择性提锂后产生的磷酸铁废渣进行有效回收再利用具有良好的经济价值和社会效益。

3、现有的磷酸铁废渣回收方式主要采用高浓度的硫酸、磷酸等无机酸浸出铁和磷，浸出液再加碱调节ph使磷酸铁沉淀，但是该方法同时会浸出铝元素，造成磷酸铁产品中铝杂质含量高，影响产品的电化学性能。

4、另外，专利cn115231537a中公布了一种利用铁磷渣制备磷酸铁的方法、磷酸铁及其应用，该方法将铁磷渣与碱反应得到滤渣以及含铝磷滤液，向含铝磷滤液中加酸除铝得到含磷滤液，而滤渣则与酸混合反应得到碳渣以及含铁钛铜滤液，向含铁钛铜滤液中加入金属铁后进行除钛铜得到含亚铁滤液，再将氧化剂、含磷滤液和含亚铁滤液混合反应，待反应完成后依次进行固液分离和烧结，得到磷酸铁。但是将含磷铝滤液通过加酸除铝，会耗费大量的酸，铝的浸出率也不完全，同时还会损失大量的磷；且含铁钛铜滤液加入金属铁后进行除钛铜，需要耗费大量金属铁，并且还需耗费大量氧化剂氧化被还原的亚铁离子，操作过程繁琐，且磷、铁回收率低，回收成本高。

5、cn 115159486 a 中公布了磷酸铁渣回收制备高纯度磷酸铁的方法，该方法磷酸钠纯化步骤过于复杂，其中的步骤（1）需要配制表面活性剂并加入其他的药剂，且除杂效果一般，步骤（2）中还需加入磷酸继续除杂。因此，该方法除杂流程长，成本高，不利于大规模生产。

技术实现思路

1、基于以上所述，本发明的目的是提供一种从磷酸铁锂选择性提锂过程产生的磷酸铁废渣中回收磷、铁的方法，以解决现有利用铁磷渣制备磷酸铁方法存在的操作过程繁琐，且磷、铁回收率低，回收成本高的技术问题。

2、为实现其目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，包括以下步骤：

4、（1）取磷铁渣，加入纯水制成浆料，然后加入反应理论量1-1.05倍的氢氧化钠反应，反应浆料趁热过滤，得到磷酸钠溶液和含碳氢氧化铁；所述磷铁渣与纯水的配比以反应后得到的磷酸钠溶液的浓度为80-120g/l为准；

5、该步骤中浆料ph为12-13，在固液分离时，杂质离子形成沉淀与磷酸钠溶液分开，得到杂质离子含量很低的高品质磷酸钠溶液。

6、（2）将步骤（1）中磷酸钠溶液通过阳离子树脂进行净化，得到磷酸钠净化液，磷酸钠净化液蒸发浓缩析出磷酸钠；含碳氢氧化铁通氮气流，补入部分的碳粉煅烧2-3h，得到铁粉与非磁性杂质的混合物，然后通过磁选分离机分选除杂，得到高纯度铁粉，铁粉置于空气中自然氧化，得到高纯度的可用于涂料的三氧化二铁；

7、所述阳离子交换树脂为732阳离子交换树脂，过树脂的条件为常温下通过离子交换树脂，过树脂后杂质离子的指标条件为全分析各项杂质离子含量小于等于5ppm。

8、（3）向步骤（2）净化磷酸钠溶液中加入反应理论量1-1.1倍的高纯氢氧化钙进行反应，固液分离，得到氢氧化钠溶液和磷酸钙；所述氢氧化钠溶液返回步骤（1）；

9、该步骤将磷酸钠转化为了磷酸钙和氢氧化钠。

10、（4）将步骤（3）中磷酸钙使用90℃以上纯水洗涤，除去其中的氢氧化钠；

11、（5）向洗涤后的磷酸钙中加入硫酸进行反应，然后趁热固液分离得到硫酸钙和磷酸。

12、作为本发明技术方案的进一步优选，步骤（1）中，反应温度90℃以上，反应时间1-2h。

13、进一步地，步骤（2）中，煅烧温度600-800℃。

14、进一步地，步骤（4）中，水洗固液比为1:1-1:5，水洗时间20-30min。

15、进一步地，步骤（5）中，硫酸的使用量为反应理论量的0.98-1.01倍。所述反应时间2-3h，反应温度90℃。

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明先将磷酸铁锂选择性提锂过程产生的磷铁渣配制成浆料，然后加入氢氧化钠反应，固液分离得到含碳氢氧化铁和磷酸钠溶液；含碳氢氧化铁灼烧热分解得到三氧化二铁，磷酸钠溶液净化后加入氢氧化钙，得到氢氧化钠溶液和磷酸钙，磷酸钙洗涤后加入硫酸反应，趁热固液分离得到硫酸钙和磷酸。其中，用氢氧化钙与磷酸钠溶液反应生成磷酸钙，然后加硫酸酸化生成硫酸钙和磷酸的方式无需低温冷冻即可得到磷酸，更加节能，且生成的硫酸钙易于和磷酸分离。因此，本发明工艺简单，易于操作，回收成本低廉，将磷酸铁中的铁回收制备成了可用作涂料的三氧化二铁，将磷酸铁中的磷回收制备成了有较高经济价值的磷酸，磷、铁回收率均达到了98%以上，实现了磷铁渣的资源化利用。

技术特征：

1.一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，其特征在于，步骤（1）中，反应温度90℃以上，反应时间1-2h。

3.如权利要求1所述的一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，其特征在于，步骤（2）中，煅烧温度600-800℃。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，其特征在于，步骤（4）中，水洗固液比为1:1-1:5，水洗时间20-30min。

5.如权利要求1-3任一项所述的一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，其特征在于，步骤（5）中，硫酸的使用量为反应理论量的0.98-1.01倍。

6.如权利要求5所述的一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，其特征在于，所述反应时间2-3h，反应温度90℃。

技术总结
本发明公开了一种从磷酸铁锂选择性提锂过程的副产物磷铁渣中回收磷、铁的方法，先将磷酸铁锂选择性提锂过程产生的磷铁渣配制成浆料，然后加入氢氧化钠反应，固液分离得到含碳氢氧化铁和磷酸钠溶液；含碳氢氧化铁灼烧热分解得到三氧化二铁，磷酸钠溶液净化后加入氢氧化钙，得到氢氧化钠溶液和磷酸钙，磷酸钙洗涤后加入硫酸反应，趁热固液分离得到硫酸钙和磷酸。其中，用氢氧化钙与磷酸钠溶液反应生成磷酸钙，然后加硫酸酸化生成硫酸钙和磷酸的方式无需低温冷冻即可得到磷酸，更加节能，且生成的硫酸钙易于和磷酸分离。因此，本发明工艺简单，易于操作，回收成本低廉，磷、铁回收率均达到了98%以上，实现了磷铁渣的资源化利用。

技术研发人员：陈世鹏,杨东东,王彦丽,张玉娇,何彩龄,李德芳
受保护的技术使用者：甘肃睿思科新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15