[发明专利]一种高温固相法选择性回收废旧磷酸铁锂正极材料中锂的方法

说明书

本发明提供了一种高温固相法选择性回收废旧磷酸铁锂正极材料中锂的方法。所述方法包括以下步骤：(1)对废旧磷酸铁锂正极材料进行煅烧，得到熟料；(2)将步骤(1)所述熟料冷却后，用酸性溶液浸出，得到浆料；(3)将步骤(2)得到的浆料过滤，并将滤渣洗涤后，得到富锂溶液与磷酸铁渣。本方法选择性提取废旧磷酸铁锂正极材料中的锂，而不同步提取其中的磷与铁，流程简单，过程清洁，无废水及废气排放，锂的回收率可达95％以上，不添加助剂，节约了成本开支。

技术领域

本发明属于资源回收技术领域，涉及一种回收正极材料中锂的方法，尤其涉及一种高温固相法选择性回收废旧磷酸铁锂正极材料中锂的方法。

背景技术

磷酸铁锂正极材料(简称LFP)因其原料来源丰富、价廉、无毒、理论容量高、热稳定性好以及循环性能好等优点备受关注，是动力电池的发展方向。随着磷酸铁锂动力电池使用量的增加，废旧磷酸铁锂电池的处置将成为新能源领域的关键环节。废旧电池正极材料若得不到安全处理，将对环境和公共安全产生巨大的危害。目前常规做法主要将电池经放电、拆解后回收外皮及正负极集流体中的金属单质，对于回收价值最大的正极材料无合理的回收手段。废旧磷酸铁锂电池正极材料中含有的锂元素为国家战略金属，同时也是紧缺资源，对外依存度大，实现正极材料中锂的清洁回收具有重要意义。

目前，选择性提锂路线的基本过程是磷酸铁锂废正极材料在酸性介质中溶解，溶解液用氢氧化钠中和以沉淀杂质，对净化液采用碳酸钠沉淀制备碳酸锂。该路线的可实现锂的高值回收，但未流程复杂，辅助材料使用量大，残渣及废液产生量大，严重污染环境。

CN 103280610 A公开了一种酸碱浸出法回收磷酸铁锂废旧电池正极废片中铝、铁和锂的方法。该方法先拆下磷酸铁锂电池正极，先用碱溶解，过滤后，滤渣用混合酸液溶解，使得铁以磷酸铁沉淀形式存在并与炭黑等杂质与含锂溶液分离。含锂溶液可加入95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀得到碳酸锂。含铁沉淀中加入酸浸出铁离子，再加入碱液调节pH值得到Fe(OH)₃。但是，所述方法先用碱后用酸分解磷酸铁锂正极材料，流程复杂，处理成本高；同时，铁以磷酸铁的形式沉淀后与炭黑等杂质混合作为废渣排出，未将其产品化，造成铁、磷资源的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高温固相法选择性回收废旧磷酸铁锂正极材料中锂的方法，所述方法采用气体氧化剂在高温下氧化磷酸铁锂中的二价铁，将铁转化为三价铁，三价铁与磷酸根结合为不溶于水的磷酸铁，经过酸性溶液浸出后，解离的锂与酸性溶液中的阴离子结合生成水溶性锂盐，浸出至液相。所述方法选择性提取废旧磷酸铁锂正极材料中的锂，而不同步提取其中的磷与铁，锂的浸出率高，过程清洁。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种固相法回收废旧磷酸铁锂正极材料中锂的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)对废旧磷酸铁锂正极材料进行煅烧，得到熟料；

(2)将步骤(1)所述熟料冷却后，用酸性溶液浸出，得到浆料；

(3)将步骤(2)得到的浆料过滤，并将滤渣洗涤后，得到富锂溶液与磷酸铁渣。

本发明提供的高温固相法选择性回收废旧磷酸铁锂正极材料中锂的方法中，步骤(1)所述煅烧为高温煅烧；步骤(2)所述酸性溶液为酸性水溶液；步骤(2)浸出后得到的料浆中，锂盐浸出至液相，而铁与磷以磷酸铁沉淀的形式存在于固相中；步骤(3)中，过滤后产生的滤渣即为磷酸铁渣。

本发明提供的方法的基本原理为在氧化条件下，磷酸铁锂中的亚铁离子被高温氧化为三价，形成稳定的磷酸铁结构，锂离子被释放，经简单的酸性溶液浸出后即可制得富锂溶液，进而制备碳酸锂产品，不加入帮助锂在酸性溶液中溶解的助剂，节约了成本，实现了锂的高值回收。