CN114835099A - 一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置 - Google Patents

一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114835099A
CN114835099A CN202210425570.XA CN202210425570A CN114835099A CN 114835099 A CN114835099 A CN 114835099A CN 202210425570 A CN202210425570 A CN 202210425570A CN 114835099 A CN114835099 A CN 114835099A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron phosphate
lithium
iron
hydrochloric acid
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210425570.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王云山
杨刚
安学斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN202210425570.XA priority Critical patent/CN114835099A/zh
Publication of CN114835099A publication Critical patent/CN114835099A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/45—Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置，所述再生利用方法包括以下步骤：废磷酸铁锂正极进行破碎筛分，得到含杂金属铝与废磷酸铁锂黑灰；湿法提取所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂，固液分离，得到硅碳材料与提取液；氧化使所得提取液中的二价铁转化为三价铁，得到氧化提取液；混合磷酸与所得氧化提取液，固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；混合碳酸钠溶液与所得氯化锂溶液，固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；混合还原剂、所得磷酸铁与所得碳酸锂，煅烧，得到磷酸铁锂。所述再生利用方法实现了对废磷酸铁锂中磷、铁与锂的资源化利用、实现了盐酸的再生循环利用，实现了磷酸铁锂的再生制备，是一种绿色清洁的工艺。

Description

一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置
技术领域
本发明属于废旧锂电池再生利用技术领域，涉及一种废磷酸铁锂的再生利用方法，尤其涉及一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置。
背景技术
由于磷酸铁锂具有安全及循环性能好等优势，作为动力电池在汽车上得到广泛的应用。在实际生活中，大量的磷酸铁锂电池面临报废，废旧锂电池的占比达到约65％。废磷酸铁锂中含有磷、铁和锂资源，废磷酸铁锂的再生利用将极大的缓解相关资源匮乏的困局。废磷酸铁锂电池的处理包括物理和化学手段，其中化学处理包括火法和湿法两种，前者通过高温煅烧和筛分获得磷酸铁锂材料，再向其中加入适量锂、铁、磷再生合成磷酸铁锂，此法流程短，成本低，但电池性能较差；后者主要是针对磷酸铁锂正极材料，是主流方式，但流程相对较长，设备要求苛刻，存在二次污染隐患。
CN102583297A公开了一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法。该发明属于锂离子电池技术领域。一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的回收再生方法，包括以下步骤；(1)用pH值为1～2的酸溶液浸出锂离子电池正极材料磷酸铁锂中的铁离子、钠离子和其他杂质离子；(2)过滤，磷酸铁锂用蒸馏水洗涤，洗涤后磷酸铁锂加入乙醇和/或丙酮润湿剂，制成悬浊液；(3)将可溶性铁盐、锂盐、磷酸盐、碳源按比例混合在乙醇的溶液中，加入到悬浊液中混合，80～150℃真空或保护性气氛下干燥；(4)在惰性气体气氛下600～800℃烘烤3～6小时，得到磷酸铁锂正极材料。
CN111403837A公开了一种退役锂电池中磷酸铁锂的再生方法。所述方法包括：对从废弃磷酸铁锂电池中分解得到的正极材料进行预处理，得到磷酸铁锂半成品；将磷酸铁锂半成品与铝粉和碳纤维混合，再置于分散剂中进行湿法球磨，所得混合浆进行预干燥后得到预干粉料，预干粉料置于氩气气氛中吹扫干燥，得到干燥粉料；干燥粉料继续在氢气和氩气的混合气氛中吹扫升温，并恒温一段时间后得到前驱体；前驱体继续在碳源气体和氢气的混合气氛中进行恒温吹扫，随后在氩气气氛中冷却即完成再生。
CN113501510A公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法，首先利用有机溶剂将废旧磷酸铁锂正极片或边角料的集流体与活性材料剥离，得到磷酸铁锂粉末；所得磷酸铁锂粉末加入浸出剂和双氧水的混合溶液进行液相浸出，过滤得到含锂滤液和磷酸铁滤渣；将含锂滤液除杂并蒸发浓缩后加入纯碱溶液，使锂元素以碳酸锂形式沉淀得到电池级碳酸锂；将磷酸铁滤渣利用盐酸进行逆向洗涤后，干燥、粉碎得到电池级磷酸铁。利用上述的电池级碳酸锂和电池级磷酸铁为原料制得磷酸铁锂正极材料。
目前公开的废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置都有一定的缺陷，存在着得到的磷酸铁锂的性能较差、回收的流程较长、存在对环境的二次污染、对设备的要求较高且回收成本高的问题。因此开发一种新型的废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置至关重要。
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废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置，本发明所述废磷酸铁锂的再生利用方法实现了对废磷酸铁锂中磷、铁与锂的资源化利用、实现了盐酸的再生循环利用，实现了磷酸铁锂的再生制备；所述再生利用方法在资源化利用废磷酸铁锂的过程中无废水、废气和固体废弃物排放，对环境无污染，是一种绿色清洁的工艺；所述再生利用方法对废磷酸铁锂的回收流程较短、对设备要求较低且回收成本低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极进行破碎筛分，得到含杂金属铝与废磷酸铁锂黑灰；
(2)湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂，固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，得到氧化提取液；
(4)混合磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)混合碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液，固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；
(6)混合还原剂、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，煅烧，得到磷酸铁锂。
本发明所述废磷酸铁锂的再生利用方法将废磷酸铁锂经破碎筛分除杂后使得废磷酸铁锂中的金属铝及其他杂质与废磷酸铁锂黑灰分离，得到废磷酸铁锂黑灰；然后使用提取剂对废磷酸铁锂黑灰进行湿法提取，将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁和锂浸取出来，得到含有磷酸、氯化亚铁和氯化锂的溶液；通过氧化使提取液中二价铁全部转化成三价铁，得到含磷酸、氯化铁和氯化锂的氧化提取液；混合磷酸与氧化提取液并发生合成反应制得磷酸铁，反应过程中生成氯化氢，产生的氯化氢吸收后成为再生盐酸循环利用；将合成的磷酸铁分离，得到氯化锂溶液，混合碳酸钠溶液与氯化锂溶液，反应后过滤得到固体碳酸锂，过滤母液经蒸发结晶得到固体氯化钠；将制得的磷酸铁和碳酸锂与还原剂混合后煅烧得到磷酸铁锂。
本发明所述废磷酸铁锂的再生利用方法实现了对废磷酸铁锂中磷、铁与锂的资源化利用、实现了盐酸的再生循环利用，实现了磷酸铁锂的再生制备；所述再生利用方法在资源化利用废磷酸铁锂的过程中无废水、废气和固体废弃物排放，对环境无污染，是一种绿色清洁的工艺；所述再生利用方法对废磷酸铁锂的回收流程较短、对设备要求较低且回收成本低。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)所述破碎筛分包括依次进行的机械破碎与振动筛分。
优选地，步骤(1)所述废磷酸铁锂黑灰的目数为150～200目，例如可以是150目、155目、160目、165目、170目、175目、180目、185目、190目、195目或200目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述机械破碎包括颚破和/或球磨。
优选地，步骤(2)所述湿法提取的温度为85～95℃，例如可以是85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃或95℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述湿法提取的时间为90～150min，例如可以是90min、95min、100min、105min、110min、115min、120min、125min、130min、135min、140min、145min或150min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述湿法提取的提取剂包括盐酸。
优选地，以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量5～9％，例如可以是5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％或9％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述盐酸的浓度为18～21wt％，例如可以是18wt％、18.5wt％、19wt％、19.5wt％、20wt％、20.5wt％或21wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(3)所述氧化包括电解氧化和/或化学氧化。
优选地，所述化学氧化的氧化剂包括双氧水和/或氧气。
优选地，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量3～9％，例如可以是3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％或9％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(4)所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为(1～1.2):1，例如可以是1:1、1.02:1、1.05:1、1.07:1、1.1:1、1.12:1、1.15:1、1.17:1或1.2:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述磷酸的浓度为30～35wt％，例如可以是30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％或35wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述混合的温度为130～160℃，例如可以是130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃或160℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述混合的时间为4～6h，例如可以是4h、4.2h、4.5h、4.7h、5h、5.2h、5.5h、5.7h或6h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述混合的方式包括搅拌和/或超声。
优选地，步骤(4)所述混合时生成氯化氢，所述氯化氢经吸收剂吸收后得到再生盐酸，所述再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂。
优选地，所述再生盐酸的浓度为18～21wt％，例如可以是18wt％、18.2wt％、18.5wt％、18.7wt％、19wt％、19.2wt％、19.5wt％、19.7wt％、20wt％、20.2wt％、20.5wt％、20.7wt％或21wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述吸收剂包括水或浓度低于5wt％的盐酸，例如可以是4.5wt％、4wt％、3.5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.5wt％、1wt％、0.5wt％或0.1wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述吸收剂为盐酸吸收塔采用的初始吸收剂，所述吸收剂在吸收氯化氢的过程中采用循环吸收的方式，即初始采用水或低浓度盐酸(浓度＜5wt％)作为吸收剂，之后循环吸收至盐酸浓度达到循环利用所需的浓度，从而用于湿法提取。
本发明所述氯化氢的吸收过程中采用梯级吸收的方式，即尾气净化塔先采用水吸收氯化氢，经多次循环后浓度增加，得到低浓度盐酸(浓度＜5wt％)，之后作为盐酸吸收塔的吸收剂，最终得到高浓度盐酸，实现再生盐酸的循环利用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(5)所述碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:(1.6～2.4)，例如可以是1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2、1:2.1、1:2.2、1:2.3或1:2.4，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述碳酸钠溶液的浓度为20～25wt％，例如可以是20wt％、20.5wt％、21wt％、21.5wt％、22wt％、22.5wt％、23wt％、23.5wt％、24wt％、24.5wt％或25wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述混合的温度为75～85℃，例如可以是75℃、76℃、77℃、78℃、79℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃或85℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述混合的时间为2～4h，例如可以是2h、2.2h、2.5h、2.7h、3h、3.2h、3.5h、3.7h或4h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(5)所述氯化钠溶液蒸发结晶后得到氯化钠。
优选地，所述蒸发结晶包括依次进行的蒸发与结晶，所述蒸发的温度为130～150℃，所述结晶的温度为20～30℃。
本发明限定了蒸发的温度为130～150℃，例如可以是130℃、132℃、135℃、137℃、140℃、142℃、145℃、147℃或150℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，步骤(6)所述还原剂包括草酸、蔗糖或葡萄糖中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括草酸与蔗糖的组合，蔗糖与葡萄糖的组合，或草酸、蔗糖与葡萄糖的组合。
优选地，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，步骤(6)所述还原剂的用量为理论过量10～20％，例如可以是10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(6)所述磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为(0.8～1.2):1，例如可以是0.8:1、0.85:1、0.9:1、0.95:1、1:1、1.05:1、1.1:1、1.15:1或1.2:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(6)所述煅烧的温度为550～650℃，例如可以是550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃或650℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(6)所述煅烧的时间为3～6h，例如可以是3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行机械破碎与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为150～200目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为18～21wt％的盐酸为提取剂，在温度为85～95℃下通过90～150min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量5～9％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)电解氧化和/或化学氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量3～9％，得到氧化提取液；
(4)在130～160℃下通过4～6h的搅拌和/或超声混合浓度为30～35wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为(1～1.2):1；混合时生成氯化氢，氯化氢经水或浓度低于5wt％的盐酸吸收后得到浓度为18～21wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为20～25wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在75～85℃下混合2～4h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:(1.6～2.4)；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在130～150℃蒸发后在20～30℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合还原剂、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，还原剂的用量为理论过量10～20％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为(0.8～1.2):1；在550～650℃煅烧3～6h，得到磷酸铁锂。
第二方面，本发明提供了一种基于第一方面所述再生利用方法的再生利用***装置，所述再生利用***装置包括依次连接的破碎筛分装置、湿法提取装置、氧化装置、磷酸铁制备装置和碳酸锂制备装置；
所述再生利用***装置还包括分别与磷酸铁制备装置及碳酸锂制备装置连接的磷酸铁锂制备装置。
本发明所述再生利用***装置中的破碎筛分装置用于将废磷酸铁锂正极破碎磨细并将杂质脱除后得到废磷酸铁锂黑灰；将磷酸铁锂黑灰加入到湿法提取装置中，采用提取剂进行湿法提取后进行液固分离得到含磷酸、氯化亚铁和氯化锂的提取液；提取液加入氧化装置中，加入氧化剂氧化，使提取液中二价铁全部转化成为三价铁，得到氧化提取液；氧化提取液与磷酸在磷酸铁制备装置中混合，磷酸与氯化铁反应合成磷酸铁，经液固分离得到磷酸铁和氯化锂溶液，磷酸铁进入磷酸铁锂制备装置，氯化锂溶液进入碳酸锂制备装置；在碳酸锂制备装置中，混合氯化锂溶液与碳酸钠溶液，经液固分离得到碳酸锂和氯化钠溶液，碳酸锂进入磷酸铁锂制备装置；磷酸铁、碳酸锂与还原剂在磷酸铁锂制备装置中混合，煅烧后得到磷酸铁锂。
本发明所述再生利用***装置的结构简单、使用方便、能够实现对废磷酸铁锂中全组分的再生利用、实现盐酸的再生循环、无三废排放且不造成环境污染。
作为本发明一种优选的技术方案，所述破碎筛分装置包括破碎机与筛分机，所述破碎机的入口为废磷酸铁锂的投料口，所述破碎机的出口与筛分机的入口连接，所述筛分机的出口与湿法提取装置连接。
本发明所述破碎机用于将废磷酸铁锂破碎磨细，筛分机用于将杂质脱除后得到废磷酸铁锂黑灰。
优选地，所述湿法提取装置包括湿法提取釜与湿法提取压滤机，所述湿法提取釜的入口与筛分机的出口连接，湿法提取釜的出口与湿法提取压滤机的入口连接，所述湿法提取压滤机的液体出口与氧化装置连接。
本发明所述磷酸铁锂黑灰加入到湿法提取釜中，采用提取剂进行湿法提取，经湿法提取压滤机进行液固分离得到含磷酸、氯化亚铁和氯化锂的提取液。
优选地，所述湿法提取釜的出口与湿法提取压滤机的入口之间设置有湿法提取釜出料泵。
本发明所述湿法提取釜出料泵用于将湿法提取釜中的物料泵入湿法提取压滤机中，进行液固分离。
优选地，所述氧化装置包括氧化槽，所述氧化槽的入口与湿法提取压滤机的液体出口连接，所述氧化槽的出口与磷酸铁制备装置连接。
优选地，所述磷酸铁制备装置包括磷酸铁合成釜与磷酸铁压滤机，所述磷酸铁合成釜的入口与氧化槽的出口连接，所述磷酸铁合成釜的液体出口与磷酸铁压滤机的入口连接，所述磷酸铁压滤机的液体出口与碳酸锂制备装置连接，所述磷酸铁压滤机的固体出口与磷酸铁锂制备装置连接。
本发明磷酸与氯化铁在磷酸铁合成釜中混合，反应后合成磷酸铁。
优选地，所述磷酸铁合成釜的液体出口与磷酸铁压滤机的入口之间设置有磷酸铁出料泵。
本发明所述磷酸铁出料泵用于将磷酸铁合成釜中的物料泵入磷酸铁压滤机中，进行液固分离。
优选地，所述再生利用***装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置与磷酸铁制备装置连接。
优选地，所述气体处理装置包括盐酸吸收塔与尾气净化塔，所述盐酸吸收塔的气体入口与磷酸铁合成釜的气体出口连接，所述盐酸吸收塔的气体出口与尾气净化塔的气体入口连接。
本发明所述磷酸与氯化铁在磷酸铁合成釜中混合过程中产生的氯化氢经盐酸吸收塔吸收得到再生盐酸，尾气经尾气净化塔净化后达标排放。
优选地，所述盐酸吸收塔的气体出口与尾气净化塔的气体入口之间设置有尾气引风机。
本发明所述尾气引风机用于将盐酸吸收塔中吸收氯化氢后的气体送入尾气净化塔中，进行尾气净化。
优选地，所述再生利用***装置还包括吸收塔循环泵，所述吸收塔循环泵的入口与盐酸吸收塔的液体出口连接，所述吸收塔循环泵的出口分别与湿法提取釜的盐酸入口及盐酸吸收塔的液体入口连接。
本发明所述吸收塔循环泵的作用在于使稀盐酸循环吸收进入盐酸吸收塔中的气相氯化氢，并将产生的再生盐酸输送到湿法提取釜中，与补充的盐酸一起用于湿法提取过程。
优选地，所述再生利用***装置还包括净化塔循环泵，所述净化塔循环泵的入口与尾气净化塔的液体出口连接，所述净化塔循环泵的出口分别与盐酸吸收塔的液体入口及尾气净化塔的液体入口连接。
本发明所述净化塔循环泵的作用在于使水或稀盐酸循环用于净化进入尾气净化塔中的气体，并将达到一定浓度的循环液输送到盐酸吸收塔中，用于吸收气相氯化氢。
本发明所述尾气净化塔采用的溶剂为水，所述水由尾气净化塔的塔顶液体入口输入，气体由尾气净化塔的塔底气体入口输入，完成吸收后，气体由塔顶排出，液体由塔底排出，经净化塔循环泵部分回流，用作吸收剂，另一部分用作盐酸吸收塔的吸收剂，由盐酸吸收塔的塔顶液体入口输入。
本发明所述氯化氢的吸收过程采用梯级吸收，即尾气净化塔先采用水吸收氯化氢，经多次循环后浓度增加，得到低浓度盐酸(浓度低于5wt％)，之后作为盐酸吸收塔的吸收剂，最终得到高浓度盐酸(18～21wt％)，实现盐酸的再生循环利用。
优选地，所述碳酸锂制备装置包括碳酸锂合成釜与碳酸锂压滤机，所述碳酸锂合成釜的入口连接磷酸铁压滤机的液体出口，所述碳酸锂合成釜的出口与碳酸锂压滤机的入口连接，所述碳酸锂压滤机的固体出口与磷酸铁锂制备装置连接。
优选地，所述再生利用***装置还包括蒸发结晶器，所述蒸发结晶器的入口与碳酸锂压滤机的液体出口连接。
本发明碳酸锂制备装置中得到的氯化钠溶液进入蒸发结晶器，氯化钠溶液在蒸发结晶器中蒸发结晶得到氯化钠固体。
优选地，所述碳酸锂合成釜的出口与碳酸锂压滤机的入口之间设置有碳酸锂出料泵。
本发明所述碳酸锂出料泵用于将碳酸锂合成釜中的物料泵入碳酸锂压滤机中，进行液固分离。
优选地，所述磷酸铁锂制备装置包括混合搅拌机与高温煅烧器，所述混合搅拌机的入口与磷酸铁压滤机的固体出口及碳酸锂压滤机的固体出口连接，所述混合搅拌机的出口与高温煅烧器的入口连接。
本发明所述高温煅烧器的加热方式为间接加热，所述高温煅烧器以天然气为燃料。
优选地，所述混合搅拌机的入口与磷酸铁压滤机的固体出口之间设置有磷酸铁输送机。
优选地，所述混合搅拌机的入口与碳酸锂压滤机的固体出口之间设置有碳酸锂输送机。
本发明所述磷酸铁输送机和碳酸锂输送机用于将磷酸铁压滤机和碳酸锂压滤机中的固体物料输送至混合搅拌机。
作为本发明一种优选的技术方案，所述湿法提取釜内设置有搅拌器，所述湿法提取釜内壁设置有石墨涂层。
本发明所述湿法提取釜的材质具有耐盐酸与耐磷酸的性能，所述湿法提取釜的加热方式为间接加热，所述湿法提取釜的加热源为低压蒸汽。
优选地，所述氧化槽内设置有搅拌器，所述氧化槽包括钢衬四氟槽。
优选地，所述磷酸铁合成釜内设置有搅拌器，所述磷酸铁合成釜内壁设置有石墨涂层。
本发明所述磷酸铁合成釜的加热方式为间接加热，本发明所述磷酸铁合成釜的加热源为低压蒸汽。
优选地，所述碳酸锂合成釜内设置有搅拌器，所述碳酸锂合成釜的材质包括合金。
本发明所述碳酸锂合成釜的加热方式为间接加热，所述碳酸锂合成釜的加热源为低压蒸汽。
优选地，所述蒸发结晶器的材质包括合金。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所述废磷酸铁锂的再生利用方法实现了对废磷酸铁锂中磷、铁与锂的资源化利用、实现了盐酸的再生循环利用，实现了磷酸铁锂的再生制备；
(2)本发明所述废磷酸铁锂的再生利用方法在资源化利用废磷酸铁锂的过程中无废水、废气和固体废弃物排放，对环境无污染，是一种绿色清洁的工艺；
(3)本发明所述废磷酸铁锂的再生利用方法对废磷酸铁锂的回收流程较短、对设备要求较低且回收成本低；
(4)本发明所述再生利用***装置的结构简单且使用方便。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中再生利用***装置的结构示意图。
图2为本发明实施例1～5提供的废磷酸铁锂的再生利用方法的流程图。
其中，1-破碎机、2-筛分机、3-湿法提取釜、4-湿法提取釜出料泵、5-湿法提取压滤机、6-氧化槽、7-磷酸铁合成釜、8-盐酸吸收塔、9-吸收塔循环泵、10-尾气引风机、11-尾气净化塔、12-净化塔循环泵、13-磷酸铁出料泵、14-磷酸铁压滤机、15-碳酸锂合成釜、16-碳酸锂出料泵、17-碳酸锂压滤机、18-蒸发结晶器、19-磷酸铁输送机、20-碳酸锂输送机、21-混合搅拌机、22-高温煅烧器。
具体实施方式
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种再生利用***装置，所述再生利用***装置包括依次连接的破碎筛分装置、湿法提取装置、氧化装置、磷酸铁制备装置和碳酸锂制备装置；
所述再生利用***装置还包括分别与磷酸铁制备装置及碳酸锂制备装置连接的磷酸铁锂制备装置。
本发明所述再生利用***装置中的破碎筛分装置用于将废磷酸铁锂正极破碎磨细并将杂质脱除后得到废磷酸铁锂黑灰；将磷酸铁锂黑灰加入到湿法提取装置中，采用提取剂进行湿法提取后进行液固分离得到含磷酸、氯化亚铁和氯化锂的提取液；提取液加入氧化装置中，加入氧化剂氧化，使提取液中二价铁全部转化成为三价铁，得到氧化提取液；氧化提取液与磷酸在磷酸铁制备装置中混合，磷酸与氯化铁反应合成磷酸铁，经液固分离得到磷酸铁和氯化锂溶液，磷酸铁进入磷酸铁锂制备装置，氯化锂溶液进入碳酸锂制备装置；在碳酸锂制备装置中，混合氯化锂溶液与碳酸钠溶液，经液固分离得到碳酸锂和氯化钠溶液，碳酸锂进入磷酸铁锂制备装置；磷酸铁、碳酸锂与还原剂在磷酸铁锂制备装置中混合，煅烧后得到磷酸铁锂。
本发明所述再生利用***装置的结构简单、使用方便、能够实现对废磷酸铁锂中全组分的再生利用、实现盐酸的再生循环、无三废排放且不造成环境污染。
进一步地，如图1所示，所述破碎筛分装置包括破碎机1与筛分机2，所述破碎机1的入口为废磷酸铁锂的投料口，所述破碎机1的出口与筛分机2的入口连接，所述筛分机2的出口与湿法提取装置连接。
本发明所述破碎机1用于将废磷酸铁锂破碎磨细，筛分机2用于将杂质脱除后得到废磷酸铁锂黑灰。
进一步地，所述湿法提取装置包括湿法提取釜3与湿法提取压滤机5，所述湿法提取釜3的入口与筛分机2的出口连接，湿法提取釜3的出口与湿法提取压滤机5的入口连接，所述湿法提取压滤机5的液体出口与氧化装置连接。
本发明所述磷酸铁锂黑灰加入到湿法提取釜3中，采用提取剂进行湿法提取，经湿法提取压滤机5进行液固分离得到含磷酸、氯化亚铁和氯化锂的提取液。
进一步地，所述湿法提取釜3的出口与湿法提取压滤机5的入口之间设置有湿法提取釜出料泵4。
本发明所述湿法提取釜出料泵4用于将湿法提取釜3中的物料泵入湿法提取压滤机5中，进行液固分离。
进一步地，所述氧化装置包括氧化槽6，所述氧化槽6的入口与湿法提取压滤机5的液体出口连接，所述氧化槽6的出口与磷酸铁制备装置连接。
进一步地，所述磷酸铁制备装置包括磷酸铁合成釜7与磷酸铁压滤机14，所述磷酸铁合成釜7的入口与氧化槽6的出口连接，所述磷酸铁合成釜7的液体出口与磷酸铁压滤机14的入口连接，所述磷酸铁压滤机14的液体出口与碳酸锂制备装置连接，所述磷酸铁压滤机14的固体出口与磷酸铁锂制备装置连接。
本发明磷酸与氯化铁在磷酸铁合成釜7中混合，反应后合成磷酸铁。
进一步地，所述磷酸铁合成釜7的液体出口与磷酸铁压滤机14的入口之间设置有磷酸铁出料泵13。
本发明所述磷酸铁出料泵13用于将磷酸铁合成釜7中的物料泵入磷酸铁压滤机14中，进行液固分离。
进一步地，所述再生利用***装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置与磷酸铁制备装置连接。
进一步地，所述气体处理装置包括盐酸吸收塔8与尾气净化塔11，所述盐酸吸收塔8的气体入口与磷酸铁合成釜7的气体出口连接，所述盐酸吸收塔8的气体出口与尾气净化塔11的气体入口连接。
本发明所述磷酸与氯化铁在磷酸铁合成釜7中混合过程中产生的氯化氢经盐酸吸收塔8吸收得到再生盐酸，尾气经尾气净化塔11净化后达标排放。
进一步地，所述盐酸吸收塔8的气体出口与尾气净化塔11的气体入口之间设置有尾气引风机10。
本发明所述尾气引风机10用于将盐酸吸收塔8中吸收氯化氢后的气体送入尾气净化塔11中，进行尾气净化。
进一步地，所述再生利用***装置还包括吸收塔循环泵9，所述吸收塔循环泵9的入口与盐酸吸收塔8的液体出口连接，所述吸收塔循环泵9的出口分别与湿法提取釜3的盐酸入口及盐酸吸收塔8的液体入口连接。
本发明所述吸收塔循环泵9的作用在于使稀盐酸循环吸收进入盐酸吸收塔8中的气相氯化氢，并将产生的再生盐酸输送到湿法提取釜3中，与补充的盐酸一起用于湿法提取过程。
进一步地，所述再生利用***装置还包括净化塔循环泵12，所述净化塔循环泵12的入口与尾气净化塔11的液体出口连接，所述净化塔循环泵12的出口分别与盐酸吸收塔8的液体入口及尾气净化塔11的液体入口连接。
本发明所述净化塔循环泵12的作用在于使水或稀盐酸循环用于净化进入尾气净化塔11中的气体，并将达到一定浓度的循环液输送到盐酸吸收塔8中，用于吸收气相氯化氢。
本发明所述尾气净化塔11采用的溶剂为水，所述水由尾气净化塔11的塔顶液体入口输入，气体由尾气净化塔11的塔底气体入口输入，完成吸收后，气体由塔顶排出，液体由塔底排出，经净化塔循环泵12部分回流，用作吸收剂，另一部分用作盐酸吸收塔8的吸收剂，由盐酸吸收塔8的塔顶液体入口输入。
本发明所述氯化氢的吸收过程采用梯级吸收，即尾气净化塔11先采用水吸收氯化氢，经多次循环后浓度增加，得到低浓度盐酸(浓度低于5wt％)，之后作为盐酸吸收塔8的吸收剂，最终得到高浓度盐酸(18～21wt％)，实现盐酸的再生循环利用。
进一步地，所述碳酸锂制备装置包括碳酸锂合成釜15与碳酸锂压滤机17，所述碳酸锂合成釜15的入口连接磷酸铁压滤机14的液体出口，所述碳酸锂合成釜15的出口与碳酸锂压滤机17的入口连接，所述碳酸锂压滤机17的固体出口与磷酸铁锂制备装置连接。
进一步地，所述再生利用***装置还包括蒸发结晶器18，所述蒸发结晶器18的入口与碳酸锂压滤机17的液体出口连接。
本发明碳酸锂制备装置中得到的氯化钠溶液进入蒸发结晶器18，氯化钠溶液在蒸发结晶器18中蒸发结晶得到氯化钠固体。
进一步地，所述碳酸锂合成釜15的出口与碳酸锂压滤机17的入口之间设置有碳酸锂出料泵16。
本发明所述碳酸锂出料泵16用于将碳酸锂合成釜15中的物料泵入碳酸锂压滤机17中，进行液固分离。
进一步地，所述磷酸铁锂制备装置包括混合搅拌机21与高温煅烧器22，所述混合搅拌机21的入口与磷酸铁压滤机14的固体出口及碳酸锂压滤机17的固体出口连接，所述混合搅拌机21的出口与高温煅烧器22的入口连接。
本发明所述高温煅烧器22的加热方式为间接加热，所述高温煅烧器22以天然气为燃料。
进一步地，所述混合搅拌机21的入口与磷酸铁压滤机14的固体出口之间设置有磷酸铁输送机19。
进一步地，所述混合搅拌机21的入口与碳酸锂压滤机17的固体出口之间设置有碳酸锂输送机20。
本发明所述磷酸铁输送机19和碳酸锂输送机20用于将磷酸铁压滤机14和碳酸锂压滤机17中的固体物料输送至混合搅拌机21。
作为本发明一种优选的技术方案，所述湿法提取釜3内设置有搅拌器，所述湿法提取釜3内壁设置有石墨涂层。
本发明所述湿法提取釜3的材质具有耐盐酸与耐磷酸的性能，所述湿法提取釜3的加热方式为间接加热，所述湿法提取釜3的加热源为低压蒸汽。
进一步地，所述氧化槽6内设置有搅拌器，所述氧化槽6包括钢衬四氟槽。
进一步地，所述磷酸铁合成釜7内设置有搅拌器，所述磷酸铁合成釜7内壁设置有石墨涂层。
本发明所述磷酸铁合成釜7的加热方式为间接加热，本发明所述磷酸铁合成釜7的加热源为低压蒸汽。
进一步地，所述碳酸锂合成釜15内设置有搅拌器，所述碳酸锂合成釜15的材质包括合金。
本发明所述碳酸锂合成釜15的加热方式为间接加热，所述碳酸锂合成釜15的加热源为低压蒸汽。
进一步地，所述蒸发结晶器18的材质包括合金。
实施例1
本实施例提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法，如图2所示，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行球磨与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为175目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为20.5wt％的盐酸为提取剂，在温度为87℃下通过120min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量8％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)双氧水氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量6％，得到氧化提取液；
(4)在155℃下通过5h的搅拌混合浓度为35wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为1.15:1；混合时生成氯化氢，氯化氢经浓度为4wt％的盐酸吸收后得到浓度为20wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为24wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在78℃下混合3h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:2.2；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在140℃蒸发后在28℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合草酸、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，草酸的用量为理论过量15％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为1.1:1；在580℃煅烧5h，得到磷酸铁锂。
实施例2
本实施例提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法，如图2所示，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行球磨与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为165目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为20wt％的盐酸为提取剂，在温度为90℃下通过135min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量7％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)氧气氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量4％，得到氧化提取液；
(4)在145℃下通过5.5h的超声混合浓度为34wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为1.1:1；混合时生成氯化氢，氯化氢经浓度为3wt％的盐酸吸收后得到浓度为20.5wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为21wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在80℃下混合3.5h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:2；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在135℃蒸发后在25℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合蔗糖、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，蔗糖的用量为理论过量12％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为1:1；在600℃煅烧5.5h，得到磷酸铁锂。
实施例3
本实施例提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法，如图2所示，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行颚破与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为185目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为21wt％的盐酸为提取剂，在温度为92℃下通过90min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量6％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)电解氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量8％，得到氧化提取液；
(4)在130℃下通过4.5h的搅拌混合浓度为33wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为1.05:1；混合时生成氯化氢，氯化氢经浓度为4.5wt％的盐酸吸收后得到浓度为21wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为22wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在82℃下混合4h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:1.8；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在145℃蒸发后在30℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合葡萄糖、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，葡萄糖的用量为理论过量10％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为0.9:1；在620℃煅烧3h，得到磷酸铁锂。
实施例4
本实施例提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法，如图2所示，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行颚破与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为150目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为19wt％的盐酸为提取剂，在温度为85℃下通过150min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量5％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)双氧水氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量9％，得到氧化提取液；
(4)在140℃下通过6h的搅拌混合浓度为32wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为1:1；混合时生成氯化氢，氯化氢经浓度为1.5wt％的盐酸吸收后得到浓度为19wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为20wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在85℃下混合2h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:1.6；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在150℃蒸发后在20℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合草酸、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，草酸的用量为理论过量18％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为1.2:1；在550℃煅烧6h，得到磷酸铁锂。
实施例5
本实施例提供了一种废磷酸铁锂的再生利用方法，如图2所示，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行球磨与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为200目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为18wt％的盐酸为提取剂，在温度为95℃下通过105min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量9％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)氧气氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量3％，得到氧化提取液；
(4)在160℃下通过4h的搅拌混合浓度为30wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为1.2:1；混合时生成氯化氢，氯化氢经水吸收后得到浓度为18wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为25wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在75℃下混合2.5h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:2.4；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在130℃蒸发后在22℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合葡萄糖、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，葡萄糖的用量为理论过量20％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为0.8:1；在650℃煅烧4h，得到磷酸铁锂。
实施例1～5中采用的废磷酸铁锂的主要元素组成如表1所示。
表1
组成 Fe P Al Li
含量(wt％) 28.27 15.86 3.19 3.67
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种废磷酸铁锂的再生利用方法，其特征在于，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极进行破碎筛分，得到含杂金属铝与废磷酸铁锂黑灰；
(2)湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂，固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，得到氧化提取液；
(4)混合磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)混合碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液，固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；
(6)混合还原剂、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，煅烧，得到磷酸铁锂。
2.根据权利要求1所述的再生利用方法，其特征在于，步骤(1)所述破碎筛分包括依次进行的机械破碎与振动筛分；
优选地，步骤(1)所述废磷酸铁锂黑灰的目数为150～200目；
优选地，步骤(2)所述湿法提取的温度为85～95℃；
优选地，步骤(2)所述湿法提取的时间为90～150min；
优选地，步骤(2)所述湿法提取的提取剂包括盐酸；
优选地，以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量5～9％；
优选地，所述盐酸的浓度为18～21wt％。
3.根据权利要求1或2所述的再生利用方法，其特征在于，步骤(3)所述氧化包括电解氧化和/或化学氧化；
优选地，所述化学氧化的氧化剂包括双氧水和/或氧气；
优选地，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量3～9％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的再生利用方法，其特征在于，步骤(4)所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为(1～1.2):1；
优选地，步骤(4)所述磷酸的浓度为30～35wt％；
优选地，步骤(4)所述混合的温度为130～160℃；
优选地，步骤(4)所述混合的时间为4～6h；
优选地，步骤(4)所述混合的方式包括搅拌和/或超声；
优选地，步骤(4)所述混合时生成氯化氢，所述氯化氢经吸收剂吸收后得到再生盐酸，所述再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；
优选地，所述再生盐酸的浓度为18～21wt％；
优选地，所述吸收剂包括水或浓度低于5wt％的盐酸。
5.根据权利要求1～4任一项所述的再生利用方法，其特征在于，步骤(5)所述碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:(1.6～2.4)；
优选地，步骤(5)所述碳酸钠溶液的浓度为20～25wt％；
优选地，步骤(5)所述混合的温度为75～85℃；
优选地，步骤(5)所述混合的时间为2～4h；
优选地，步骤(5)所述氯化钠溶液蒸发结晶后得到氯化钠；
优选地，所述蒸发结晶包括依次进行的蒸发与结晶，所述蒸发的温度为130～150℃，所述结晶的温度为20～30℃。
6.根据权利要求1～5任一项所述的再生利用方法，其特征在于，步骤(6)所述还原剂包括草酸、蔗糖或葡萄糖中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，步骤(6)所述还原剂的用量为理论过量10～20％；
优选地，步骤(6)所述磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为(0.8～1.2):1；
优选地，步骤(6)所述煅烧的温度为550～650℃；
优选地，步骤(6)所述煅烧的时间为3～6h。
7.根据权利要求1～6任一项所述的再生利用方法，其特征在于，所述再生利用方法包括以下步骤：
(1)废磷酸铁锂正极依次进行机械破碎与振动筛分，得到含杂金属铝与目数为150～200目的废磷酸铁锂黑灰；
(2)以浓度为18～21wt％的盐酸为提取剂，在温度为85～95℃下通过90～150min的湿法提取步骤(1)所得废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂；以将废磷酸铁锂黑灰中的磷、铁与锂完全提取为基准，所述盐酸的用量为理论用量过量5～9％；固液分离，得到硅碳材料与提取液；
(3)电解氧化和/或化学氧化使步骤(2)所得提取液中的二价铁转化为三价铁，以将提取液中二价铁完全氧化成三价铁为基准，所述氧化剂用量为理论用量过量3～9％，得到氧化提取液；
(4)在130～160℃下通过4～6h的搅拌和/或超声混合浓度为30～35wt％的磷酸与步骤(3)所得氧化提取液，所述磷酸中磷元素与氧化提取液中铁元素的摩尔比为(1～1.2):1；混合时生成氯化氢，氯化氢经水或浓度低于5wt％的盐酸吸收后得到浓度为18～21wt％的再生盐酸，再生盐酸用作步骤(2)所述湿法提取中的提取剂；固液分离，得到氯化锂溶液与磷酸铁；
(5)浓度为20～25wt％的碳酸钠溶液与步骤(4)所得氯化锂溶液在75～85℃下混合2～4h，碳酸钠溶液中碳酸钠与氯化锂溶液中氯化锂的摩尔比为1:(1.6～2.4)；固液分离，得到氯化钠溶液与碳酸锂；氯化钠溶液在130～150℃蒸发后在20～30℃结晶，得到氯化钠；
(6)混合还原剂、步骤(4)所得磷酸铁与步骤(5)所得碳酸锂，以将磷酸铁中的三价铁完全还原为二价铁为基准，还原剂的用量为理论过量10～20％，磷酸铁与碳酸锂的摩尔比为(0.8～1.2):1；在550～650℃煅烧3～6h，得到磷酸铁锂。
8.一种基于权利要求1～7任一项所述再生利用方法的再生利用***装置，其特征在于，所述再生利用***装置包括依次连接的破碎筛分装置、湿法提取装置、氧化装置、磷酸铁制备装置与碳酸锂制备装置；
所述再生利用***装置还包括分别与磷酸铁制备装置及碳酸锂制备装置连接的磷酸铁锂制备装置。
9.根据权利要求8所述的再生利用***装置，其特征在于，所述破碎筛分装置包括破碎机与筛分机，所述破碎机的入口为废磷酸铁锂的投料口，所述破碎机的出口与筛分机的入口连接，所述筛分机的出口与湿法提取装置连接；
优选地，所述湿法提取装置包括湿法提取釜与湿法提取压滤机，所述湿法提取釜的入口与筛分机的出口连接，湿法提取釜的出口与湿法提取压滤机的入口连接，所述湿法提取压滤机的液体出口与氧化装置连接；
优选地，所述湿法提取釜的出口与湿法提取压滤机的入口之间设置有湿法提取釜出料泵；
优选地，所述氧化装置包括氧化槽，所述氧化槽的入口与湿法提取压滤机的液体出口连接，所述氧化槽的出口与磷酸铁制备装置连接；
优选地，所述磷酸铁制备装置包括磷酸铁合成釜与磷酸铁压滤机，所述磷酸铁合成釜的入口与氧化槽的出口连接，所述磷酸铁合成釜的液体出口与磷酸铁压滤机的入口连接，所述磷酸铁压滤机的液体出口与碳酸锂制备装置连接，所述磷酸铁压滤机的固体出口与磷酸铁锂制备装置连接；
优选地，所述磷酸铁合成釜的液体出口与磷酸铁压滤机的入口之间设置有磷酸铁出料泵；
优选地，所述再生利用***装置还包括气体处理装置，所述气体处理装置与磷酸铁制备装置连接；
优选地，所述气体处理装置包括盐酸吸收塔与尾气净化塔，所述盐酸吸收塔的气体入口与磷酸铁合成釜的气体出口连接，所述盐酸吸收塔的气体出口与尾气净化塔的气体入口连接；
优选地，所述盐酸吸收塔的气体出口与尾气净化塔的气体入口之间设置有尾气引风机；
优选地，所述再生利用***装置还包括吸收塔循环泵，所述吸收塔循环泵的入口与盐酸吸收塔的液体出口连接，所述吸收塔循环泵的出口分别与湿法提取釜的盐酸入口及盐酸吸收塔的液体入口连接；
优选地，所述再生利用***装置还包括净化塔循环泵，所述净化塔循环泵的入口与尾气净化塔的液体出口连接，所述净化塔循环泵的出口分别与盐酸吸收塔的液体入口及尾气净化塔的液体入口连接；
优选地，所述碳酸锂制备装置包括碳酸锂合成釜与碳酸锂压滤机，所述碳酸锂合成釜的入口连接磷酸铁压滤机的液体出口，所述碳酸锂合成釜的出口与碳酸锂压滤机的入口连接，所述碳酸锂压滤机的固体出口与磷酸铁锂制备装置连接；
优选地，所述再生利用***装置还包括蒸发结晶器，所述蒸发结晶器的入口与碳酸锂压滤机的液体出口连接；
优选地，所述碳酸锂合成釜的出口与碳酸锂压滤机的入口之间设置有碳酸锂出料泵；
优选地，所述磷酸铁锂制备装置包括混合搅拌机与高温煅烧器，所述混合搅拌机的入口与磷酸铁压滤机的固体出口及碳酸锂压滤机的固体出口连接，所述混合搅拌机的出口与高温煅烧器的入口连接；
优选地，所述混合搅拌机的入口与磷酸铁压滤机的固体出口之间设置有磷酸铁输送机；
优选地，所述混合搅拌机的入口与碳酸锂压滤机的固体出口之间设置有碳酸锂输送机。
10.根据权利要求9所述的再生利用***装置，其特征在于，所述湿法提取釜内设置有搅拌器，所述湿法提取釜内壁设置有石墨涂层；
优选地，所述氧化槽内设置有搅拌器，所述氧化槽包括钢衬四氟槽；
优选地，所述磷酸铁合成釜内设置有搅拌器，所述磷酸铁合成釜内壁设置有石墨涂层；
优选地，所述碳酸锂合成釜内设置有搅拌器，所述碳酸锂合成釜的材质包括合金；
优选地，所述蒸发结晶器的材质包括合金。
CN202210425570.XA 2022-04-21 2022-04-21 一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置 Pending CN114835099A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210425570.XA CN114835099A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210425570.XA CN114835099A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114835099A true CN114835099A (zh) 2022-08-02

Family

ID=82565501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210425570.XA Pending CN114835099A (zh) 2022-04-21 2022-04-21 一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114835099A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009003093A1 (en) * 2007-06-26 2008-12-31 Tiax, Llc Metal phosphate compounds and batteries containing the same
CN108461857A (zh) * 2018-03-21 2018-08-28 中国科学院过程工程研究所 一种浸出废磷酸铁锂正极材料中锂的方法
CN113501510A (zh) * 2021-07-13 2021-10-15 郑州中科新兴产业技术研究院 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法
CN114335786A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 巩义市瑞赛克机械设备有限公司 一种磷酸铁锂正极材料再生的方法及装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009003093A1 (en) * 2007-06-26 2008-12-31 Tiax, Llc Metal phosphate compounds and batteries containing the same
CN108461857A (zh) * 2018-03-21 2018-08-28 中国科学院过程工程研究所 一种浸出废磷酸铁锂正极材料中锂的方法
CN113501510A (zh) * 2021-07-13 2021-10-15 郑州中科新兴产业技术研究院 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收再生方法
CN114335786A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 巩义市瑞赛克机械设备有限公司 一种磷酸铁锂正极材料再生的方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
资源强制回收产业技术创新战略联盟等: "2017年中国动力电池回收处理产业现状与发展报告", 科学技术文献出版社, pages: 391 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111392750B (zh) 一种从废旧锂离子电池中除杂回收锂的方法
CN108075202B (zh) 一种磷酸铁锂正极材料的综合回收方法
CN106910889B (zh) 一种从废旧磷酸铁锂电池中再生正极活性物质的方法
CN111463475B (zh) 一种选择性回收废旧动力锂电池正极材料的方法
CN111799522B (zh) 正极材料的回收方法、得到的正极材料及其用途
CN112897492B (zh) 一种高杂质的磷酸铁锂废粉再生循环的方法
CN107739830A (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法
CN112111651B (zh) 废旧锂离子电池粉料的火法回收工艺
CN109207725A (zh) 一种从废旧锰酸锂电池中回收锂和锰的方法及***
CN110092398B (zh) 一种废旧锂离子电池焙烧尾气资源化利用的方法
CN112310499B (zh) 一种废旧磷酸铁锂材料的回收方法、及得到的回收液
CN114614133B (zh) 一种槟榔渣和废旧正极材料的联合处理方法
CN111613847A (zh) 一种从锂离子电池正极材料中高效回收锂的方法及回收***
CN111036651A (zh) 一种锂电池正极废弃浆料的回收***
CN114335786A (zh) 一种磷酸铁锂正极材料再生的方法及装置
CN115149140B (zh) 一种从废旧磷酸铁锂电池中回收铁和锂的方法
CN115072688B (zh) 一种废旧磷酸铁锂电池全组分回收方法
CN113764759B (zh) 一种废锂电池浆料的回收方法
CN114835099A (zh) 一种废磷酸铁锂的再生利用方法及再生利用***装置
CN114212765B (zh) 一种磷酸铁锂废粉中锂铁磷组分循环再生的方法
CN115764033A (zh) 一种电池黑粉的回收方法及装置
CN217323729U (zh) 一种磷酸铁含氨氮废水全元素资源化处理的***
CN109706320A (zh) 一种乙醇为还原剂湿法回收废锂电池中Co和Li的方法
CN115472948A (zh) 一种利用废旧锰酸锂再生钠电正极材料的方法
CN114725557A (zh) 一种磷酸铁锂废料的回收复用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination