CN109167059A - 一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,涉及废旧电池二次利用的方法包括粉碎、溶解、浸出和结晶四个步骤,本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,其经碱处理后的滤渣经过废硫酸浸出后,将硫酸通过废酸回收树脂进行回收回收率达到95‑98%,使硫酸和溶出的金属离子得到分离。硫酸可以重复利用降低酸的排放成本及生产成本,减少对环境造成的污染。本方法经酸回收后仅产生少量含金属酸液,然后对其中锂进行回收,制备成碳酸锂,减少了废液的处理量,提高了生产效率同时也节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及废旧电池二次利用的方法,尤其涉及一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法。
背景技术
用于手机及汽车中废旧的锂电池,其成份主要是磷酸铁锂,同时还有铁、铝等杂质,这些废旧锂电池一般都会用于制备碳酸锂,目前常规的方法一般分为拆分、碱溶、硫酸溶解、碳酸钠结晶四个步骤。其中,硫酸溶解步骤中,需要大量的硫酸溶液;其下一步碳酸钠结晶前,还需要创造碱性环境,以去除部分金属离子,由于硫酸溶解需要的酸量较大,因此需要更多的碱性溶液,进行金属离子的去除,进而导致整个过程中的酸和碱的用量极大。
发明内容
本发明对于上述现有技术的不足,提供了一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法。
本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,操作方法如下:
a、粉碎:将废旧磷酸铁锂电池的正极材料粉碎,取100~200目粒径的粉料A;
b、溶解:80~90℃下,在粉料A中加入10%的氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液与粉料体积比为15~20:1,过滤后取滤渣B;
c、浸出:将滤渣B用H2SO4和还原剂H202的混合溶液浸出,控制固液体积比为1:3~5、且固液混合物中硫酸浓度3~5mol/L、H202的浓度为10%~25%、反应温度70~80℃,反应时间1~3小时;取液体经酸回收装置,得到流出液C,调节流出液C的pH为5.0~8.0,沉淀出氢氧化铁,过滤除去氢氧化铁得到滤液E,并用X射线荧光分析仪测定锂的含量;
d、结晶:将滤液E中加入固体碳酸钠,氢氧化锂与碳酸钠的摩尔比为2:1.1~1.05,然后将混合液85~100℃浓缩,得到的结晶即为碳酸锂。
作为本发明的进一步改进,所述的酸回收装置,采用强碱性阴离子交换树脂,操作温度50~70℃,废硫酸流速50~60BV/h,解析液为脱盐水,流速5~10BV/h。
本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,其经碱处理后的滤渣经过废硫酸浸出后,将硫酸通过废酸回收树脂进行回收回收率达到95-98%,使硫酸和溶出的金属离子得到分离。硫酸可以重复利用降低酸的排放成本及生产成本,减少对环境造成的污染。本方法经酸回收后仅产生少量含金属酸液,然后对其中锂进行回收,制备成碳酸锂,减少了废液的处理量,提高了生产效率同时也节约了生产成本。
具体实施方式
实施例1
本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,操作方法如下:
a、粉碎:将废旧磷酸铁锂电池的正极材料粉碎,取120目粒径的粉料A;
b、溶解:80℃下,在粉料A中加入10%的氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液与粉料体积比为16:1;溶解铝及铝的氧化物,过滤后取滤渣B;
c、浸出:将滤渣B用98%的H2SO4和30%的H202的混合溶液浸出,控制固液比为1:3、且固液混合物中硫酸浓度3mol/L,双氧水H202的浓度为10%,反应温度70℃,反应时间1小时;取液体经酸回收装置,得到流出液C;所述的酸回收装置,采用强碱性阴离子交换树脂,操作温度50℃,废硫酸流速50BV/h,解析液为脱盐水,流速50BV/h(BV为倍床层);将硫酸通过废酸回收装置,游离酸进入并被阻滞(吸附)在树脂粒内部,盐类不能进入树脂粒内部而先流出柱体,再通水淋洗脱附树脂粒内的游离酸流出成回收酸,回收的酸可重复利用,极大的减少了酸的用量,这样流出液C中含酸量极少,也减少后续步骤的碱用量;所述的流出液C为含盐流出液,向流出液C中加10%的氢氧化钠或氢氧化钾,调节流出液C的pH值至6.0,沉淀出氢氧化铁,过滤除去氢氧化铁得到滤液E,并用X射线荧光分析仪测定滤液中锂的含量,并计算出氢氧化锂的含量;
d、结晶:在滤液E中加入固体碳酸钠,氢氧化锂与碳酸钠的摩尔比为2:1.1,然后将混合液85℃浓缩,得到的结晶即为碳酸锂。
实施例2
本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,操作方法如下:
a、粉碎:将废旧磷酸铁锂电池的正极材料粉碎,取180目粒径的粉料A;
b、溶解:90℃下,在粉料A中加入10%的氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液与粉料体积比为20:1;溶解铝及铝的氧化物,过滤后取滤渣B;
c、浸出:将滤渣B用H2SO4和还原剂H202的混合溶液浸出,控制固液比为1:5,硫酸浓度5mol/L,双氧水的浓度为25%,反应温度80℃,反应时间3小时;取液体经酸回收装置,得到流出液C;所述的酸回收装置,采用强碱性阴离子交换树脂,操作温度70℃,废硫酸流速60BV/h,解析液为脱盐水,流速10BV/h(BV为倍床层);将硫酸通过废酸回收装置,游离酸进入并被阻滞(吸附)在树脂粒内部,盐类不能进入树脂粒内部而先流出柱体,再通水淋洗脱附树脂粒内的游离酸流出成回收酸,回收的酸可重复利用,极大的减少了酸的用量,这样流出液C中含酸量极少,也减少后续步骤的碱用量;所述的流出液C为含盐流出液,向流出液C中加15%的氢氧化钠或氢氧化钾,调节流出液C的pH值至7.5,沉淀出氢氧化铁,过滤除去氢氧化铁得到滤液E,并用X射线荧光分析仪测定滤液中锂的含量,并计算出氢氧化锂的含量;
d、结晶:在滤液E中加入固体碳酸钠,氢氧化锂与碳酸钠的摩尔比为2:1.05,然后将混合液100℃浓缩,得到的结晶即为碳酸锂。
实施例3
本发明的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,操作方法如下:
a、粉碎:将废旧磷酸铁锂电池的正极材料粉碎,取150目粒径的粉料A;
b、溶解:80~90℃下,在粉料A中加入10%的氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液与粉料体积比为18:1;溶解铝及铝的氧化物,过滤后取滤渣B;
c、浸出:将滤渣B用H2SO4和H202的混合溶液浸出,控制固液比为1:4,硫酸浓度4mol/L,双氧水H202的浓度为20%,反应温度75℃,反应时间2小时;取液体经酸回收装置,得到流出液C;所述的酸回收装置,采用强碱性阴离子交换树脂,操作温度60℃,废硫酸流速55BV/h,解析液为脱盐水,流速8BV/h(BV为倍床层);将硫酸通过废酸回收装置,游离酸进入并被阻滞(吸附)在树脂粒内部,盐类不能进入树脂粒内部而先流出柱体,再通水淋洗脱附树脂粒内的游离酸流出成回收酸,回收的酸可重复利用,极大的减少了酸的用量,这样流出液C中含酸量极少,也减少后续步骤的碱用量;所述的流出液C为含盐流出液,向流出液C中加10~15%的氢氧化钠或氢氧化钾,调节流出液C的pH值至7.0,沉淀出氢氧化铁,过滤除去氢氧化铁得到滤液E,并用X射线荧光分析仪测定滤液中锂的含量,同时计算出氢氧化锂的含量;
d、结晶:将滤液E中加入固体碳酸钠,氢氧化锂与碳酸钠的摩尔比为2:1.08,然后将混合液95℃浓缩,得到的结晶即为碳酸锂。
Claims (2)
1.一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,操作方法如下:
a、粉碎:将废旧磷酸铁锂电池的正极材料粉碎,取100~200目粒径的粉料A;
b、溶解:80~90℃下,在粉料A中加入10%的氢氧化钠溶液,氢氧化钠溶液与粉料体积比为15~20:1,过滤后取滤渣B;
c、浸出:将滤渣B用H2SO4和还原剂H202的混合溶液浸出,控制固液体积比为1:3~5、且固液混合物中硫酸浓度3~5mol/L、H202的浓度为10%~25%、反应温度70~80℃,反应时间1~3小时;取液体经酸回收装置,得到流出液C,调节流出液C的pH为5.0~8.0,沉淀出氢氧化铁,过滤除去氢氧化铁得到滤液E,并用X射线荧光分析仪测定锂的含量;
d、结晶:在滤液E中加入固体碳酸钠,氢氧化锂与碳酸钠的摩尔比为2:1.1~1.05,然后将混合液在85~100℃浓缩,得到的结晶即为碳酸锂。
2.如权利要求1所述的一种利用废旧磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法,其特征在于所述的酸回收装置,采用强碱性阴离子交换树脂,操作温度50~70℃,废硫酸流速50~60BV/h,解析液为脱盐水,流速5~10BV/h。
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