一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺及其应用

技术领域

本发明涉及一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺及其应用，涉及C01B25，具体涉及处理含磷酸盐物料领域。

背景技术

随着科技的发展，人们对于新能源电能的使用水平越来越高，磷酸铁锂电池的合成工艺已经十分完善，磷酸铁锂电池由于其能量密度高，安全性能好，化学性能稳定，循环寿命长的特点，收到人们的广泛喜爱。磷酸铁锂电池在电能源产品中被广泛应用，与此同时磷酸铁锂电池的报废量也迅速增长。如果对废弃的磷酸铁锂废电池不加以处理，其中的氟化物、重金属进入环境中，会极大的破坏环境，对自然环境和人体健康造成极大的危害。对磷酸铁锂废电池去除锂后，然后纯化磷酸铁废料，可以实现磷酸铁锂的再生，具有较大的经济效益。

中国发明专利CN202111318598.5公开了一种低耗磷酸处理高杂磷酸铁锂废粉的方法，将煅烧处理后的磷酸铁锂废粉于碱性体系中预除铝，然后用磷酸和双氧水浸出，采用过量磷酸将FePO4浸出渣进行纯化，方法流程简单，适合处理高杂质废旧磷酸铁锂废粉，但是反应过程中需要使用高浓度磷酸钝化，高浓度磷酸的使用使反应危险性提高，环保压力增大。中国发明专利CN202110976026.X公开了一种废旧磷酸铁锂电池粉的回收方法，将正负极混合粉料通过碱煮法，得到除铝后正负极粉料，然后加入无机酸，浸出锂、铁、磷酸根、铜元素，过滤得到滤液和石墨，石墨纯化后回收，解决了现有方法不能全组分回收磷酸铁锂电池的问题，但是对于高铝高碳高杂质含量的磷酸铁锂材料纯化度较低，处理后不能直接应用。

发明内容

为了解决高铝高碳型磷酸铁废料中杂质清除效率较低的问题，并且除杂处理的过程安全环保性较高，本发明的第一个方面提供了一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，包括以下步骤：

(1)将磷酸铁废料湿料烘干，粉碎过筛，得物料1；

(2)将步骤1的物料1加水，配成合适固含量的浆料，湿法过筛，得到物理除杂的浆料；

(3)将步骤2得到的浆料烘干后进行杂质含量测试，然后在储料罐中加入酸溶液，搅拌一段时间后，加入氧化性物质，搅拌反应，然后进行压滤，烘干得到除杂后的物料2；

(4)将步骤3得到的物料2置于回转窑中进行焙烧，保温一段时间后，粉碎，得到纯化的磷酸铁料。

作为一种优选的实施方式，所述磷酸铁废料为高铝高碳型磷酸铁废料，其中铝含量＞30000ppm，碳含量＞60000ppm。

作为一种优选的实施方式，所述步骤1的粉碎过筛，筛网孔径为20-100目。

作为一种优选的实施方式，所述步骤2的湿法过筛，筛网孔径为200-800目。

所述处理的磷酸铁废料为高铝高碳型的磷酸铁产品，元素测试铝含量达到37000ppm，碳含量达到68000ppm。申请人发现，当回收原料磷酸铁废料中含有高浓度的铝元素和碳元素时，采用常规酸溶解法不能使铝和碳元素尽数除去，在回收料中铝和碳的残留量较高，不能得到纯度高的磷酸铁成品，申请人创造性的发现，对高铝高碳型的废旧磷酸铁进行前处理，采用目数为20-100目筛进行初步过滤，可以初步去除铝屑杂质，防止大颗粒的铝屑杂质对后续处理步骤造成影响。

作为一种优选的实施方式，所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为20-45％。

作为一种优选的实施方式，所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为25-40％。

作为一种优选的实施方式，所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为25％。

作为一种优选的实施方式，所述酸溶液选自强酸溶液、中强酸溶液、弱酸溶液中的一种或几种的组合。

作为一种优选的实施方式，所述强酸溶液选自HClO

作为一种优选的实施方式，所述中强酸溶液选自H

作为一种优选的实施方式，所述弱酸溶液选自C

作为一种优选的实施方式，所述酸溶液为H

作为一种优选的实施方式，所述强酸溶液为酸性物质与水的混合溶液，所述强酸溶液的浓度为1.0mol/L-4.5mol/L，步骤3中加入酸溶液后，搅拌时间为2-8h。

作为一种优选的实施方式，所述强酸溶液为酸性物质与水的混合溶液，所述强酸溶液的浓度为2mol/L-3mol/L，步骤3中加入酸溶液后，搅拌时间为3-6h。

作为一种优选的实施方式，所述强酸溶液为酸性物质与水的混合溶液，所述强酸溶液的浓度为3mol/L，步骤3中加入酸溶液后，搅拌时间为5h。

申请人进一步发现，调节湿料的固含量为25％，采用3mol/L的H

作为一种优选的实施方式，所述氧化性物质选自H

作为一种优选的实施方式，所述氧化性物质为H

作为一种优选的实施方式，所述氧化性物质的摩尔浓度为0.05-0.15mol/L。

作为一种优选的实施方式，所述氧化性物质的摩尔浓度为0.05-0.1mol/L。

作为一种优选的实施方式，所述氧化性物质的摩尔浓度为0.05mol/L。

作为一种优选的实施方式，所述步骤4中回转窑的焙烧温度为650-950℃，保温时间为3-12h。

作为一种优选的实施方式，所述步骤4中回转窑的焙烧温度为700-750℃，保温时间为4-6h。

作为一种优选的实施方式，所述步骤4中回转窑的焙烧温度为700℃，保温时间为4h。

本发明的第二个方面提供了一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺的应用，应用于打碎后的磷酸铁锂废旧电池处理、提完锂后的磷酸铁锂正极片的处理中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所述高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，对铝含量达到37000ppm，碳含量达到68000ppm的高铝高碳型磷酸铁废料进行回收处理，能够实现铝碳元素97％以上的去除率，去除率高。

(2)本发明所述高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，通过调节湿料的固含量为25％，采用3mol/L的H

(3)本发明所述高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，采用低浓度的氧化剂进行氧化，并且在700℃的环境中焙烧，保温4h，能够进一步提高体系中杂质金属元素的去除率，尤其是对于铜和铬等元素。

附图说明

图1为本发明高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺的流程示意图。

具体实施方式

实施例1

步骤流程如图1所述：一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，包括以下步骤：

(1)将磷酸铁废料湿料烘干，粉碎过筛，得物料1；

(2)将步骤1的物料1加水，配成合适固含量的浆料，湿法过筛，得到物理除杂的浆料；

(3)将步骤2得到的浆料烘干后进行杂质含量测试，然后在储料罐中加入酸溶液，搅拌一段时间后，加入氧化性物质，搅拌反应，然后进行压滤，烘干得到除杂后的物料2；

(4)将步骤3得到的物料2置于回转窑中进行焙烧，保温一段时间后，粉碎，得到纯化的磷酸铁料。

所述步骤1的粉碎过筛，筛网孔径为80目。

所述步骤2的湿法过筛，筛网孔径为500目。

所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为40％。

所述酸溶液为H

所述氧化性物质为H

所述步骤4中回转窑的焙烧温度为700℃，保温时间为4h。

实施例2

一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于，所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为25％，所述强酸溶液的浓度为3mol/L，所述氧化性物质的摩尔浓度为0.05mol/L。

实施例3

一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于，所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为25％，所述氧化性物质的摩尔浓度为0.05mol/L，所述步骤4中回转窑的焙烧温度为750℃，保温时间为6h。

对比例1

一种高铝高碳型磷酸铁废料回收工艺，具体步骤同实施例1，不同点在于，所述步骤2中物料1加水后形成的浆料固含量为25％，所述氧化性物质的摩尔浓度为0.05mol/L。

性能测试

对步骤3中未加酸，加氧化性物质之前，测试步骤2得到的浆料烘干后的杂质含量测试，ICP杂质元素含量测试包括：铝：37450ppm，碳：68500ppm，铜：1150ppm，锌：65ppm，铬：81ppm。经处理后，其中的杂质含量，与杂质去除率见表1。

表1

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