[发明专利]磷酸铁废料循环再生的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磷酸铁废料循环再生的方法及其应用，其方法是将磷酸铁废料和酸液混合溶解得到铁磷溶液，取少部分铁磷溶液制备磷酸铁沉淀剂，再将磷酸铁沉淀剂加入到余下的铁磷溶液中反应，得到二水磷酸铁沉淀，留下部分二水磷酸铁沉淀作为以后批次反应的沉淀剂，其余二水磷酸铁沉淀制成无水磷酸铁。本发明通过制备磷酸铁沉淀剂用于后续磷酸铁的制备，每一次制备的磷酸铁均可用于下一次磷酸铁制备，此工艺制备过程简单，仅在沉淀剂的制备阶段需要碱液，后续生产中不涉及碱液的使用，更加环保，产品的一致性高，成本低廉，产能高，能耗低，适合大规模工业生产。

技术领域

本发明属于资源循环利用技术领域，具体涉及磷酸铁废料循环再生的方法及其应用。

背景技术

锂离子电池作为储能材料相比传统电池具有电压高、比容量大、循环寿命长和安全性能好的优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、航空航天和军事工程等领域，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。磷酸铁锂电池由于具有环境友好、价格便宜、循环寿命长等优点，被广泛应用于便携式电池、电动汽车等领域。

自2010年以来磷酸铁锂电池在电动出租车、电动大巴上的应用，到现在为止已经有越来越多的磷酸铁锂电池退役，仅仅依靠简单的物理方法磷酸铁锂的性能很难恢复。退役磷酸铁锂电池优先被提锂，剩下部分往往被作为工业垃圾排放，引起水质的富营养化等系列环境污染问题，也造成了磷、铁资源的严重浪费。相关技术公开了对磷酸铁锂正负极片进行回收处理，回收锂之后再补锂制备磷酸铁锂，但方法存在工艺流程繁琐，成本高，杂质多、振实密度低等问题。随着技术的发展，回收制备的磷酸铁锂材料在性能上完全可以达到商业应用的标准，开发一种工艺简单、成本低廉、易于控制的绿色环保的回收制备磷酸铁方法尤为重要，这对于打造一种真正的闭环产业链具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种磷酸铁废料循环再生的方法及其应用，此工艺制备过程简单，产品的一致性高，成本低廉，产能高，能耗低，适合大规模工业生产，而且更加环保。

根据本发明的一个方面，提出了种磷酸铁废料循环再生的方法，包括以下步骤：

S1：将磷酸铁废料和酸液混合溶解，过滤，得到铁磷溶液；

S2：取部分所述铁磷溶液，加入碱液调节pH，搅拌并加热保温反应，得到磷酸铁沉淀剂；

S3：将所述磷酸铁沉淀剂洗涤后加入到余下的铁磷溶液中，搅拌并加热保温反应，得到二水磷酸铁沉淀，洗涤沉淀，留下部分二水磷酸铁沉淀作为以后批次反应的沉淀剂，其余二水磷酸铁沉淀经干燥、烧结，制得无水磷酸铁；

S4：重复步骤S1和S3进行循环制备，其中，步骤S3中加入到铁磷溶液的磷酸铁沉淀剂是之前批次步骤S3中留下的二水磷酸铁沉淀。

在本发明的一些实施方式中，所述磷酸铁废料包括磷酸铁边角料、磷酸铁锂提锂后的废料、磷酸铁锂极片回收提锂后铁磷渣或磷酸铁锂电池拆解提锂后的铁磷渣中的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述酸液包括盐酸、硫酸、硝酸或磷酸中的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述酸液中的酸根与磷酸铁废料中的铁离子的摩尔比为(1.1～1.5):1。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述混合溶解的过程为：边加酸液边搅拌，搅拌的速率为100～400r/min，搅拌的时间为3～5h。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述碱液包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、磷酸氢二铵、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种或几种；加入碱液的速度为0.1～6L/min。

在本发明的一些实施方式中，步骤S2中，所述pH为0.5～2.5。