[发明专利]一种废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收方法

说明书

本发明提供了一种废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收方法，该方法将废电池焙烧分选，得到含有铝、铁、锂的电池材料粉末，除铝得到含铁含锂混合渣，球磨含铁含锂混合渣得到粉料，所得粉料在氧化性条件/介质中氧化处理，从而将二价铁转换为三价铁，氧化处理同时调整pH值，在氢氧化铁稳定区选择性浸出锂元素，进一步处理得到高纯碳酸锂；该工艺简化了废电池回收工艺，所得浸出液杂质含量低，因此不需要额外的浸出液净化工艺，同时减少了碳酸钠溶液消耗量，可以避免或极大降低高盐废水的产生，对比现有技术，该工艺简单，成本低，从源头上避免了高盐废水的问题，能够获得高纯碳酸锂产物，具有极好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于二次资源回收利用和循环经济技术领域，尤其涉及一种废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收方法。

背景技术

锂离子电池被成功研制并实现商业化以来，被广泛应用于电子产品、汽车、航空航天等多个领域。尤其在手机和电动汽车两大应用领域，锂离子电池需求猛增。磷酸铁锂电池具有原料来源丰富、价格低廉、比容量高、结构稳定等优点，被认为是新一代锂离子电池。随着磷酸铁锂电池的广泛使用，将产生大量的废旧电池。这些废旧电池储藏了大量的贵金属元素，具有极高的循环回收价值。

废旧磷酸铁锂电池的回收主要依赖于湿法浸出和高温煅烧，其中高温煅烧的研究主要集中在磷酸铁锂正极材料的再生，如CN102751548A、CN104362408A和CN102280673A公布了从磷酸铁锂废旧电池中回收制备磷酸铁锂的方法，将正负极材料分离和球磨处理后，通过在氧化性气氛下与锂、铁、磷混合煅烧制备磷酸铁锂产品。CN102583297A公开了一种通过制备磷酸铁锂悬浊液的方式回收获得锂电池正极材料的方法，特别涉及到利用有机溶剂制备悬浊液的工艺及后续高温煅烧的方法。然而基于高温煅烧的回收技术，一般需要球磨、高温煅烧、再球磨、再烧结等工序，流程复杂难控，工艺条件苛刻，各工序能耗大，不能实现真正的产业化应用。基于湿法冶金的回收工艺成本低，因此获得了越来越多的关注，其流程一般是将废旧电池焙烧、破碎，碱法除铝，得到铁、锂混合渣，然后浸出并沉淀得到锂产品。如CN104953200A和CN103280610A结合酸浸、碱液沉淀、煅烧的方式分别回收得到磷酸铁和碳酸锂。CN101847763A则使用有机溶剂溶解和酸解的方式得到铜、铁、锂、磷溶液，然后辅助加入硫化钠并调整pH去除铜和铁元素。CN102956936A公布了一种基于酸浸和碱浸回收利用有价金属的方法，焙烧后的正极材料在pH 0.5~2.0下酸浸后得到酸浸滤渣和酸浸滤液，酸浸滤液回调pH并沉淀铝、铁、铜，碱浸滤液进一步回调pH回收利用锂元素。然而，上述湿法浸出回收锂元素的方法没有在浸出过程中实现铁锂元素的选择性分离。相反的，以上工艺均在浸出过程中同时浸出铁和锂元素，然后进一步分离铁和锂元素，因此酸耗大，产生大量高盐废水，得到的锂液液含有大量杂质，往往需要更加复杂的除杂工艺，极大的提高了回收成本，降低了回收产品的品位。另外，高盐废水会产生二次污染，需要高额的废水处理成本。

发明内容

针对现有废旧磷酸铁锂电池回收技术存在的不足，为了提高浸出效率、降低酸耗、提高所得碳酸锂质量，并减少甚至避免高盐废水的产生，本发明旨在提供一种选择性浸出锂元素的方法。所述方法能够选择性浸出锂元素，所得浸出液经辅助氧化和pH调整，将二价铁离子转化为三价铁并产生不溶于水的铁的化合物，因此浸出液只含有锂离子，可用于高纯碳酸锂制备。该工艺简化了废电池回收工艺，所得浸出液杂质含量低，因此不需要额外的浸出液净化工艺，降低了酸耗及碳酸钠溶液消耗量，可以避免或极大降低了高盐废水的产生。本发明对比现有技术，工艺简单，成本低，从源头上避免了处理高盐废水，能够获得高纯碳酸锂产物，具有极好的市场应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收方法，包括以下步骤：

（1）将废旧电池焙烧分选所得的含有铝、铁、锂的电池材料粉末进行碱法除铝，得到含铁含锂残渣；

（2）步骤（1）所得含铁含锂残渣，球磨得到含铁含锂粉料；