本發(fā)明涉及電池級磷酸鐵，尤其是涉及一種廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣選擇性共萃磷鐵的方法。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰電池(lfp)以其高能量密度、循環(huán)性能優(yōu)異、成本低、毒性低、使用壽命長的優(yōu)勢在鋰離子電池(libs)市場中占據(jù)了最多份額。磷酸鐵鋰電池的使用壽命一般在5年左右，這意味著未來將會有越來越多廢舊磷酸鐵鋰電池(slfp)出現(xiàn)。

2、在近些年來，為了回收磷酸鐵鋰中鋰資源，采用優(yōu)浸方法，單獨回收鋰資源，而提鋰渣則被廢棄。

3、廢舊磷酸鐵鋰電池和提鋰渣中均含有豐富的鐵和磷資源，如果這些材料不加以處理，不僅會對環(huán)境和人體造成一定的危害，還會造成資源的浪費。因此從環(huán)境保護和資源利用兩方面來看，處理廢舊磷酸鐵鋰電池和提鋰渣至關(guān)重要。

4、現(xiàn)有專利cn?118026125a公開了一種從廢舊磷酸鐵鋰電池黑粉中回收電池用磷酸鐵的方法，將廢舊磷酸鐵鋰電池黑粉酸浸處理后，對酸浸液進行除雜處理，去除其中的銅、鋁和鈦，之后依次經(jīng)氧化沉淀、陳化和煅燒，得到電池用磷酸鐵。但是現(xiàn)有技術(shù)得到的磷酸鐵純度低，不能直接作為電池級磷酸鐵使用。

5、因此，提供一種純度高的，電池級磷酸鐵是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種純度高的電池級磷酸鐵的制備方法。

2、本發(fā)明提供了一種廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣選擇性共萃磷鐵的方法，包括如下步驟：

3、a)將原料和酸混合，得到浸出液；所述原料包括廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣；

4、b)將浸出液進行氧化，得到氧化后的溶液；

5、c)將萃取劑、稀釋劑和氧化后的溶液混合，分相得到含磷鐵有機相和萃余液；所述萃取劑包括cyanex?923或p113中的一種或兩種；

6、d)將含磷鐵有機相和酸混合反萃，分相得到反萃液和有機相，有機相循環(huán)回用；

7、e)將反萃液沉淀，陳化，得到磷酸鐵。

8、本發(fā)明首先將原料和酸混合，得到浸出液。本發(fā)明所述原料優(yōu)選包括廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣；本發(fā)明對于所述廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣不進行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的即可。

9、本發(fā)明所述酸優(yōu)選為硫酸；所述硫酸的濃度為0.5～3mol/l；具體可以為0.5mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol/l；或者上述任意二者之間的范圍值。

10、本發(fā)明上述所述混合的固液比(原料和酸的比)為100～300g/l；具體可以為100g/l、150g/l、200g/l、250g/l、300g/l；或者上述任意二者之間的范圍值。

11、本發(fā)明混合的溫度為20～80℃，具體可以為20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃；或者上述任意二者之間的范圍值。

12、本發(fā)明混合時間為60～240分鐘；具體可以為60min、80min、100min、120min、150min、170min、190min、220min、240min；或者上述任意二者之間的范圍值。

13、將浸出液進行氧化，得到氧化后的溶液。本發(fā)明所述氧化具體為：將浸出液與過氧化氫混合，所述過氧化氫的添加量為理論添加量的1-1.5倍。過氧化氫為實際所需量的1～1.5倍。

14、將萃取劑、稀釋劑和氧化后的溶液混合，分相得到含磷鐵有機相和萃取液。

15、本發(fā)明所述萃取劑包括cyanex?923或p113中的一種或兩種。所述稀釋劑包括磺化煤油、白油或者正庚烷中的一種或幾種。

16、按照本發(fā)明，所述萃取劑的質(zhì)量濃度為10％～60％；具體可以為10％、20％、30％、40％、50％、60％；或者上述任意二者之間的范圍值。

17、本發(fā)明所述萃取后有機相和水相的相比范圍是10：1～1：2。

18、本發(fā)明所述萃取后有機相和水相的相比可以為10:1、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1或1:2。

19、本發(fā)明所述萃取溫度為25～50℃，具體可以為20℃、30℃、40℃、50℃；或者上述任意二者之間的范圍值。

20、萃取時間為5～60min；具體可以為5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min；或者上述任意二者之間的范圍值。

21、萃取過程可以是一級萃取，也可以是多級萃取。

22、將含磷鐵有機相和酸混合反萃，分相得到反萃液和有機相。

23、本發(fā)明所述酸包括鹽酸、硫酸或硝酸；所述酸濃度為0.5～4mol/l；具體可以為0.5mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l；或者上述任意二者之間的范圍值。反萃的相比為：有機相：水相＝4：1～1：4。

24、本發(fā)明反萃的相比為：有機相：水相為4：1、3:1、2:1、1:1、1:2、1：3或1:4。

25、所述反萃的溫度為25～50℃，具體可以為25℃、30℃、40℃、50℃；或者上述任意二者之間的范圍值。

26、反萃取時間為5～40min；具體可以為5min、10min、20min、30min、40min；或者上述任意二者之間的范圍值。反萃取為一級萃取或多級萃取。

27、將反萃液沉淀，得到磷酸鐵。

28、本發(fā)明所述沉淀為加入堿調(diào)節(jié)ph值至1.5～4，沉淀。

29、所述堿選擇氫氧化鈉、氨水或碳酸鈉。

30、本發(fā)明優(yōu)選調(diào)節(jié)ph值至1.5、2、3、4。

31、本發(fā)明使用萃取法可以選擇性共萃浸出液中的鐵和磷，而對于浸出液中的銅鋁等雜質(zhì)則基本不萃取，可以極大提高鐵和磷的純度，鐵和磷的回收率均大于95％，磷酸鐵產(chǎn)品純度均大于99.5％，可以達到電池級水準(zhǔn)。該方法工藝簡潔，回收率高，產(chǎn)品純度高。

32、本發(fā)明提供了一種電池級磷酸鐵的回收方法，通過上述技術(shù)方案所述的方法制備得到。

33、本發(fā)明提供了一種廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣選擇性共萃磷鐵的方法，包括如下步驟：a)將原料和酸混合，得到浸出液；所述原料包括廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣；b)將浸出液進行氧化，得到氧化后的溶液；c)將萃取劑、稀釋劑和氧化后的溶液混合，分相得到含磷鐵有機相和萃余液；所述萃取劑包括cyanex?923或p113中的一種或兩種；d)將含磷鐵有機相和酸混合反萃，分相得到反萃液和有機相；e)將反萃液沉淀，得到磷酸鐵。本發(fā)明提供一種從廢舊廢舊磷酸鐵鋰黑粉/提鋰渣中選擇性共萃磷鐵，并制備電池級磷酸鐵的方法。通過酸與黑粉/提鋰渣反應(yīng)，得到浸出液，經(jīng)氧化后采用溶劑萃取法選擇性共萃浸出液中的鐵和磷，而后經(jīng)過反萃，調(diào)ph值，即可得到電池級磷酸鐵。本發(fā)明所述方法操作簡單，得到的磷酸鐵純度高。

技術(shù)特征：

1.一種廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣選擇性共萃磷鐵的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a)所述酸為硫酸；所述硫酸的濃度為0.5～3mol/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a)所述混合的固液比為100～300g/l，溫度為20～80℃，時間為60～240分鐘。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b)所述氧化具體為：將浸出液與過氧化氫混合，所述過氧化氫的添加量為理論添加量的1-1.5倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c)所述稀釋劑包括磺化煤油、白油或者正庚烷中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c)所述萃取劑的體積濃度為10％～60％；所述萃取后有機相和水相的相比范圍是10：1～1：2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c)所述萃取溫度為25～50℃，萃取時間為5～60min；萃取為一級萃取或多級萃取。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d)所述酸包括鹽酸、硫酸或硝酸；所述酸濃度為0.5～4mol/l；反萃的相比為：有機相：水相＝4：1～1：4。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d)所述反萃的溫度為25～50℃，萃取時間為5～40min；萃取為一級萃取或多級萃取。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟e)所述沉淀為加入堿調(diào)節(jié)ph值至1.5～4，沉淀；所述堿選擇氫氧化鈉、氨水或碳酸鈉。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣選擇性共萃磷鐵的方法，包括如下步驟：將原料和酸混合，得到浸出液；所述原料包括廢舊磷酸鐵鋰黑粉或提鋰渣；將浸出液進行氧化，得到氧化后的溶液；將萃取劑、稀釋劑和氧化后的溶液混合，分相得到含磷鐵有機相和萃余液；所述萃取劑包括Cyanex?923或P113中的一種或兩種；將含磷鐵有機相和酸混合反萃，分相得到反萃液和有機相，有機相循環(huán)回用；將反萃液沉淀，陳化，得到磷酸鐵。本發(fā)明從廢舊磷酸鐵鋰黑粉/提鋰渣中選擇性共萃磷鐵，并制備電池級磷酸鐵的方法。通過酸與黑粉/提鋰渣反應(yīng)，得到浸出液，經(jīng)氧化后采用溶劑萃取法選擇性共萃浸出液中的鐵和磷，而后經(jīng)過反萃，調(diào)pH值，即得。

技術(shù)研發(fā)人員：陳繼,杜中特,鄧岳鋒,楊茂華
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8