CN115872381A - 一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备，包括酸浸池，所述的酸浸池一侧通过连接管安装有搅拌罐，所述的搅拌罐上通过连接管安装有加液工组，所述的搅拌罐一端连接有碱调池，所述的碱调池一端连接有酸洗池。本发明能提供一种以盐酸法酸浸磷铁渣回收磷酸铁材料的方法及设备，在酸性体系中沉淀、回收，控制磷酸铁沉淀成型速率，回收得到的磷酸铁粒径可控，杂质含量少，品质优良且整体回收率高，回收的磷酸铁纯度≥95%，通过循环使用溶液，相比于传统的针对性添加溶液，具有工艺简单的优点，避免锂电池回收时会剩余大量的磷酸铁渣，提锂后的磷铁渣，因相关工艺技术所限，导致处理成本高的问题。

Description

一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备

技术领域

本发明涉及冷却水技术领域，尤其涉及一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO4)电池，由于其比容量高、结构稳定、安全性高、循环性能良好、使用寿命长等优点，在新能源领域得到了广泛的应用。中国专利公开了一种磷酸铁锂电池废正极粉的综合利用方法（公开号：CN111206161A），其适用于从资源循环利用和环境保护角度，实现对磷酸铁渣中铁和磷的回收，其包括包括以下步骤：将磷酸铁锂正极粉在有氧环境中焙烧，温度550℃-850℃，焙烧时间0.5小时～2小时，进行预处理。但是这种方法因相关工艺技术所限，处理成本高，工作效率较低，为此，我们提出了一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现在锂电池回收时会剩余大量的磷酸铁渣，提锂后的磷铁渣，因相关工艺技术所限，导致处理成本高的不足，而提出的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法，

第一步：将磷铁渣与20%盐酸按酸矿比1:1加入到酸浸池中，在40℃-60℃搅拌下酸浸2小时；

第二步：将酸浸后的母液进行过滤，过滤后再补加按酸矿比1:1量的磷铁渣，40℃-60℃酸浸2小时，检测溶液PH<0.5；

第三步：磷酸铁母液待用，滤渣为过量磷铁渣，返回再去酸浸，

第四步：将上述磷酸铁母液加入到搅拌罐进行搅拌，同时以连续滴加方式加入磷酸，并检测磷铁比到1.8，后持续搅拌0.5-1小时；

第五步：通过加液工组往上述溶液中缓慢滴加10%氢氧化钠溶液，碱调至PH=1.0，滴加时间1-3小时，碱调温度50℃-80℃；

第六步：碱调后将溶液送入碱调池内，保温搅拌1-2小时，浆液白色，进行过滤，滤饼白色为磷酸铁粗品，滤液返回与前述磷酸铁母液混合后调磷；

第七步：将磷酸铁粗品加入到酸洗池，同时加入等体积PH=1.0-1.5的稀盐酸，搅拌0.5小时后进行抽滤；

第八步：重复以等体积稀盐酸酸洗，并检测滤液中铁离子含量，至铁离子含量小于10ppm，酸洗完成，酸洗液返回酸浸作配水用；

第九步：将酸洗后的磷酸铁送入烧结炉，在250℃-300℃的温度下，烧结1.5-2.5小时，得到磷酸铁晶粉。

一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，包括酸浸池，所述的酸浸池一侧通过连接管安装有搅拌罐，所述的搅拌罐上通过连接管安装有加液工组，所述的搅拌罐一端连接有碱调池，所述的碱调池一端连接有酸洗池，所述的酸洗池一侧连接有烧结炉。

优选的，所述的搅拌罐上设有罐体，所述的罐体一侧设有出料孔，所述的罐体内设有转轴，所述的转轴上连接有搅拌叶，所述的搅拌叶底部连接有连接辊，便于进行溶液的充分搅拌，进行反应使用。

优选的，所述的罐体连接有底座，所述的罐体底部安装有减震垫板，便于进行搅拌时维持搅拌罐整体的稳定，减少噪音的产生。

优选的，所述的加液工组上设有1-6个储液罐，所述的储液罐上安装有上盖，所述的上盖上安装有控制机构，所述的储液罐表面安装有保护机构，便于进行精准反应液的添加。

优选的，所述的控制机构包括安装在上盖上的控制阀，所述的控制阀一侧安装有控制表，所述的控制表一侧安装有传输管，所述的传输管与储液罐内部连通，便于进行物料的添加使用。

优选的，所述的保护机构包括安装在储液罐表面的固定架，所述的固定架底部连接有底架，便于对储液罐进行固定，维持物料添加时稳定。

优选的，所述的碱调池一侧安装有常压保温氢氧化钠碱液存储罐，便于氢氧化钠碱液的送入。

优选的，所述的酸洗池一侧安装有常压保温稀盐酸，所述的酸洗池类型为带搅拌抽滤槽的溶液反应池，便于稀盐酸的送入和反应后物料的抽滤。

优选的，所述的烧结炉一侧连接有收集箱，所述的收集箱内设有磷酸铁晶粉收纳框，便于对反应产生的磷酸铁晶粉进行收纳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、盐酸法酸浸磷铁渣，氯离子溶透性强，酸溶浸出率显著高于硫酸法；

2、二步酸浸，一步酸浸中酸过量，最大量浸出磷酸铁，再二步酸浸中渣过量（控制PH≤0.5、避免铁离子沉淀），后续碱调时碱用量减少，二步酸浸后的过量渣再返回一步酸浸循环；

3、碱调磷酸铁母液中磷铁比>1.2，确保磷酸根绝对过量，抑制氢氧化铁析出，得到的磷酸铁沉淀外观白，品质好；

4、碱调中缓慢滴加，控制滴加速率，母液体系中既能加快分子结合，又可控制磷酸铁沉淀成型的速率，阻止磷酸铁团聚，调控磷酸铁成核大小，产品粒径在微纳米级；

5、磷酸铁沉淀多次酸洗，酸洗溶液PH范围0.5-3.0，杜绝进行水洗，避免水洗中溶液PH超出3.0，导致氢氧化铁的析出，对产品外观及纯度的影响；

综上所述，本发明能提供一种以盐酸法酸浸磷铁渣回收磷酸铁材料的方法及设备，在酸性体系中沉淀、回收，控制磷酸铁沉淀成型速率，回收得到的磷酸铁粒径可控，杂质含量少，品质优良且整体回收率高，回收的磷酸铁纯度≥95%，通过循环使用溶液，相比于传统的针对性添加溶液，具有工艺简单的优点，避免锂电池回收时会剩余大量的磷酸铁渣，提锂后的磷铁渣，因相关工艺技术所限，导致处理成本高的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备的流程示意图；

图2为本发明提出的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备的储液罐及连接部件结构图； 图3为本发明提出的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法及设备的搅拌罐结构图。

图中：1、酸浸池；2、搅拌罐；3、加液工组；4、碱调池；5、酸洗池；6、烧结炉；7、氢氧化钠碱液；8、稀盐酸；9、磷酸铁晶粉；10、控制表；11、控制阀；12、传输管；13、固定架；14、储液罐；15、底架；16、转轴；17、搅拌叶；18、连接辊；19、罐体；20、出料孔；21、底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，包括酸浸池1，酸浸池1一侧通过连接管安装有搅拌罐2，搅拌罐2上设有罐体19，罐体19一侧设有出料孔20，罐体19内设有转轴16，转轴16上连接有搅拌叶17，搅拌叶17底部连接有连接辊18，连接辊18与外部配套动力设备相连，提供转动时所需要的动力，带动转轴16和搅拌叶17对送入的溶液进行搅拌加工，罐体19连接有底座21，罐体19底部安装有减震垫板。

在本发明中，搅拌罐2上通过连接管安装有加液工组3，加液工组3上设有1-6个储液罐14，储液罐14上安装有上盖，上盖上安装有控制机构，控制机构包括安装在上盖上的控制阀11，控制阀11一侧安装有控制表10，控制表10一侧安装有传输管12，传输管12与储液罐14内部连通，控制表10与外部配套控制电脑相连，通过配套信号传输设备进行无线传输，通过控制表10连接的控制阀11对传输管12送出的溶液进行质量控制。

储液罐14表面安装有保护机构，保护机构包括安装在储液罐14表面的固定架13，固定架13底部连接有底架15，维持储液罐14工作时的竖直，防止物料添加时发生倾倒泄漏。

搅拌罐2一端连接有碱调池4，碱调池4一侧安装有常压保温氢氧化钠碱液7存储罐，碱调池4一端连接有酸洗池5，酸洗池5一侧安装有常压保温稀盐酸8，酸洗池5类型为带搅拌抽滤槽的溶液反应池，酸洗池5一侧连接有烧结炉6，烧结炉6一侧连接有收集箱，收集箱内设有磷酸铁晶粉9收纳框。

具体步骤：

1、酸浸：磷铁渣与过量盐酸搅拌下酸浸，酸浸温度0-70℃，酸浸时间0.5-5h；酸浸液过滤得到磷酸铁母液，此酸浸母液酸性强，可进行二步酸浸，二步酸浸为磷酸铁母液再加磷铁渣，磷铁渣过量，保证溶液PH≤0.5，酸浸温度0-70℃，酸浸时间0.5-5h，溶液过滤得到磷酸铁母液，滤渣即过量磷铁渣，返回一步过量盐酸中循环酸浸；

2、调磷：磷酸铁母液测试磷铁比，搅拌下补加富磷剂磷酸或磷酸二氢钠，调磷铁比>1.2以上，同时调控PH≤0.5；

3、碱调：氢氧化钠碱液缓慢滴加到磷酸铁母液中，控制滴加速率，调节磷酸铁沉淀成型的速率，碱调后持续反应0.5h以上。碱调温度0-80°，碱调后PH=0.5-3。反应后过滤，滤饼磷酸铁粗品去酸洗，滤液返回、与酸浸磷酸铁母液混合后调磷；

4、酸洗：对磷酸铁粗品进行酸洗，酸洗液为稀盐酸，酸洗液PH=0.5-3.0，多次酸洗后，滤饼去烧结，酸洗液返回酸浸作配水用；

5、烧结：磷酸铁进行烧结，烧结温度200-500°，烧结时间0.5-5h，烧结后产品即为电池级磷酸铁。

在本发明中，一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法，

第一步：将磷铁渣与20%盐酸按酸矿比1:1加入到酸浸池1中，在40℃-60℃搅拌下酸浸2小时；

第二步：将酸浸后的母液进行过滤，过滤后再补加按酸矿比1:1量的磷铁渣，40℃-60℃酸浸2小时，检测溶液PH<0.5；

第三步：磷酸铁母液待用，滤渣为过量磷铁渣，返回再去酸浸，

第四步：将上述磷酸铁母液加入到搅拌罐2进行搅拌，同时以连续滴加方式加入磷酸，并检测磷铁比到1.8，后持续搅拌0.5-1小时；

第五步：通过加液工组3往上述溶液中缓慢滴加10%氢氧化钠溶液，碱调至PH=1.0，滴加时间1-3小时，碱调温度50℃-80℃；

第六步：碱调后将溶液送入碱调池4内，保温搅拌1-2小时，浆液白色，进行过滤，滤饼白色为磷酸铁粗品，滤液返回与前述磷酸铁母液混合后调磷；

第七步：将磷酸铁粗品加入到酸洗池5，同时加入等体积PH=1.0-1.5的稀盐酸8，搅拌0.5小时后进行抽滤；

第八步：重复以等体积稀盐酸8酸洗，并检测滤液中铁离子含量，至铁离子含量小于10ppm，酸洗完成，酸洗液返回酸浸作配水用；

第九步：将酸洗后的磷酸铁送入烧结炉6，在250℃-300℃的温度下，烧结1.5-2.5小时，得到磷酸铁晶粉9。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的方法，其特征是，

第一步：将磷铁渣与20%盐酸按酸矿比1:1加入到酸浸池（1）中，在40℃-60℃搅拌下酸浸2小时；

第二步：将酸浸后的母液进行过滤，过滤后再补加按酸矿比1:1量的磷铁渣，40℃-60℃酸浸2小时，检测溶液PH<0.5；

第三步：磷酸铁母液待用，滤渣为过量磷铁渣，返回再去酸浸，

第四步：将上述磷酸铁母液加入到搅拌罐（2）进行搅拌，同时以连续滴加方式加入磷酸，并检测磷铁比到1.8，后持续搅拌0.5-1小时；

第五步：通过加液工组（3）往上述溶液中缓慢滴加10%氢氧化钠溶液，碱调至PH=1.0，滴加时间1-3小时，碱调温度50℃-80℃；

第六步：碱调后将溶液送入碱调池（4）内，保温搅拌1-2小时，浆液白色，进行过滤，滤饼白色为磷酸铁粗品，滤液返回与前述磷酸铁母液混合后调磷；

第七步：将磷酸铁粗品加入到酸洗池（5），同时加入等体积PH=1.0-1.5的稀盐酸（8），搅拌0.5小时后进行抽滤；

第八步：重复以等体积稀盐酸（8）酸洗，并检测滤液中铁离子含量，至铁离子含量小于10ppm，酸洗完成，酸洗液返回酸浸作配水用；

第九步：将酸洗后的磷酸铁送入烧结炉（6），在250℃-300℃的温度下，烧结1.5-2.5小时，得到磷酸铁晶粉（9）。

2.一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，包括酸浸池（1），其特征是，所述的酸浸池（1）一侧通过连接管安装有搅拌罐（2），所述的搅拌罐（2）上通过连接管安装有加液工组（3），所述的搅拌罐（2）一端连接有碱调池（4），所述的碱调池（4）一端连接有酸洗池（5），所述的酸洗池（5）一侧连接有烧结炉（6）。

3.根据权利要求2所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的搅拌罐（2）上设有罐体（19），所述的罐体（19）一侧设有出料孔（20），所述的罐体（19）内设有转轴（16），所述的转轴（16）上连接有搅拌叶（17），所述的搅拌叶（17）底部连接有连接辊（18）。

4.根据权利要求3所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的罐体（19）连接有底座（21），所述的罐体（19）底部安装有减震垫板。

5.根据权利要求2所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的加液工组（3）上设有1-6个储液罐（14），所述的储液罐（14）上安装有上盖，所述的上盖上安装有控制机构，所述的储液罐（14）表面安装有保护机构。

6.根据权利要求5所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的控制机构包括安装在上盖上的控制阀（11），所述的控制阀（11）一侧安装有控制表（10），所述的控制表（10）一侧安装有传输管（12），所述的传输管（12）与储液罐（14）内部连通。

7.根据权利要求5所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的保护机构包括安装在储液罐（14）表面的固定架（13），所述的固定架（13）底部连接有底架（15）。

8.根据权利要求2所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的碱调池（4）一侧安装有常压保温氢氧化钠碱液（7）存储罐。

9.根据权利要求2所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的酸洗池（5）一侧安装有常压保温稀盐酸（8），所述的酸洗池（5）类型为带搅拌抽滤槽的溶液反应池。

10.根据权利要求2所述的一种废磷酸铁锂电池磷铁渣回收磷酸铁的设备，其特征是，所述的烧结炉（6）一侧连接有收集箱，所述的收集箱内设有磷酸铁晶粉（9）收纳框。

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