1.本发明涉及废旧电池回收技术领域，具体涉及一种废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法。
背景技术：
2.废旧锂电池主要由正负极材料、集流体、隔膜和电解液等构成，若处置不当或长期暴露于空气中，均会对生态环境产生不同程度的破坏。同时，废旧锂电池材料蕴含丰富的锂、镍、钴等有价金属元素，回收经济价值高。如何源头杜绝废旧锂电池污染，并实现废旧锂电池的高效回收及再生，是影响世界能源战略格局的热点问题。
3.废旧锂电池回收主要通过无机酸浸出正极材料中金属，再运用多级萃取或沉淀等手段实现金属分离纯化，实现锂电池资源化回收。湿法回收过程浸出液金属离子分离存在回收流程长、原料消耗多和环境污染重等问题，且通常锂元素最后分离致使其回收效率低。另外，目前废旧锂电池中碳粉回收利用的方法非常缺乏，通常废旧锂电池中碳粉被废弃堆放或被用作燃料处理，造成资源的极大浪费。
技术实现要素：
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，该方法能够实现废旧磷酸铁锂正极材料中锂、磷、铁元素高效回收，同步实现负极碳粉的利用。
5.为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：
6.一种废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂电池进行预处理得到磷酸铁锂活性物质和碳粉；(2)称取一定比例的碳粉、锂盐、磷酸铁锂活性物质，研磨混合均匀后放入坩埚，再置于管式炉中，惰性气体条件下，焙烧一段时间得到焙烧产物；(3)将焙烧产物通过氨水处理，过滤得到含锂、磷滤液和滤渣，滤液先通过加入碳酸盐沉淀回收锂，再通过加入钙盐沉淀回收磷；将滤渣烘干后进行磁选分离，得到金属铁粉，剩余碳粉循环使用。
7.进一步的技术方案为，步骤(1)中预处理具体为将废旧锂电池经过放电、拆解处理，得到锂电池正/负极材料；将锂电池正/负极材料在真空环境中分别进行热解处理得到磷酸铁锂活性物质和碳粉。
8.进一步的技术方案为，所述热解温度为为400～600℃，时间为60min～90min。
9.进一步的技术方案为，所述锂盐为氢氧化锂或碳酸锂中的至少一种，所述磷酸铁锂与碳粉摩尔比为1:1～1:4，所述锂盐添加量为磷酸铁锂总质量的10％～30％。
10.进一步的技术方案为，所述惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的至少一种。
11.进一步的技术方案为，步骤(2)中焙烧温度为650～950℃，焙烧时间为30～120min。
12.进一步的技术方案为，步骤(3)中氨水处理过程氨水浓度为5％～15％，处理时间
为30～90min，氨水与焙烧产物液固比为(3～9)ml：1g。
13.进一步的技术方案为，步骤(3)中滤渣烘干温度为90～110℃，时间为4～8h。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该方法实现了磷酸铁锂中的磷、铁、锂三种元素的充分解离和高效回收，且同步实现负极碳粉的利用；添加锂盐既作为助剂促进还原反应，同时本身参与反应促使磷元素与铁元素的充分解离和分别回收；本发明专利的锂回收率更高，锂被充分回收，锂、磷、铁的回收率均高于97％；本发明的回收过程无腐蚀性酸使用，不会排放有毒气体于环境中，更加环保。
具体实施方式
15.下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
16.实施例1
17.将废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解处理得到锂电池正/负极材料；真空环境中将锂电池正/负极材料在400℃热解处理90min，得到磷酸铁锂活性物质和碳粉。按磷酸铁锂与碳粉摩尔比为1:1，氢氧化锂添加量为磷酸铁锂的10％，称取碳粉、磷酸铁锂活性物质和氢氧化锂，研磨混合均匀后放入坩埚，再置于管式炉中，在氮气环境中650℃焙烧120min得到焙烧产物。将焙烧产物按液固比为3ml/g在5％氨水中处理90min，过滤得到含锂、磷滤液和滤渣；滤液先通过加入碳酸钠沉淀回收锂，再通过加入石灰水沉淀回收磷；将滤渣90℃烘干8h后进行磁选分离，得到金属铁粉，剩余碳粉循环使用，最终磷酸铁锂正极活性物质中锂的回收率为97.2％，磷的回收率为98.6％，铁的回收率为97.4％。
18.实施例2
19.将废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解处理得到锂电池正/负极材料；真空环境中将锂电池正/负极材料在600℃热解处理60min，得到磷酸铁锂活性物质和碳粉。按磷酸铁锂与碳粉摩尔比为1:4，碳酸锂添加量为磷酸铁锂的30％，称取碳粉、磷酸铁锂活性物质和碳酸锂，研磨混合均匀后放入坩埚，再置于管式炉中，在氩气环境中950℃焙烧30min得到焙烧产物。将焙烧产物按液固比为9ml/g在15％氨水中处理30min，过滤得到含锂、磷滤液和滤渣；滤液先通过加入碳酸钠沉淀回收锂，再通过加入石灰水沉淀回收磷；将滤渣110℃烘干4h后进行磁选分离，得到金属铁粉，剩余碳粉循环使用，最终磷酸铁锂正极活性物质中锂的回收率为99.1％，磷的回收率为98.9％，铁的回收率为98.3％。
20.实施例3
21.将废旧磷酸铁锂电池经过放电、拆解处理得到锂电池正/负极材料；真空环境中将锂电池正/负极材料在550℃热解处理90min，得到磷酸铁锂活性物质和碳粉。按磷酸铁锂与碳粉摩尔比为1:3，氢氧化锂添加量为磷酸铁锂的15％，称取碳粉、磷酸铁锂活性物质和氢氧化锂，研磨混合均匀后放入坩埚，再置于管式炉中，在氮气环境中850℃焙烧75min得到焙烧产物。将焙烧产物按液固比为6ml/g在10％氨水中处理45min，过滤得到含锂、磷滤液和滤渣；滤液先通过加入碳酸钠沉淀回收锂，再通过加入石灰水沉淀回收磷；将滤渣100℃烘干6h后进行磁选分离，得到金属铁粉，剩余碳粉循环使用，最终磷酸铁锂正极活性物质中锂的回收率为98.5％，磷的回收率为97.6％，铁的回收率为97.9％。
22.尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发
明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。
技术特征：
1.一种废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将废旧锂电池进行预处理得到磷酸铁锂活性物质和碳粉；(2)称取一定比例的碳粉、锂盐、磷酸铁锂活性物质，研磨混合均匀后放入坩埚，再置于管式炉中，惰性气体条件下，焙烧一段时间得到焙烧产物；(3)将焙烧产物通过氨水处理，过滤得到含锂、磷滤液和滤渣，滤液先通过加入碳酸盐沉淀回收锂，再通过加入钙盐沉淀回收磷；将滤渣烘干后进行磁选分离，得到金属铁粉，剩余碳粉循环使用。2.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，步骤(1)中预处理具体为将废旧锂电池经过放电、拆解处理，得到锂电池正/负极材料；将锂电池正/负极材料在真空环境中分别进行热解处理得到磷酸铁锂活性物质和碳粉。3.根据权利要求2所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，所述热解温度为400～600℃，时间为60min～90min。4.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，所述锂盐为氢氧化锂或碳酸锂中的至少一种，所述磷酸铁锂与碳粉摩尔比为1:1～1:4，所述锂盐添加量为磷酸铁锂总质量的10％～30％。5.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，所述惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的至少一种。6.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，步骤(2)中焙烧温度为650～950℃，焙烧时间为30～120min。7.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，步骤(3)中氨水处理过程氨水浓度为5％～15％，处理时间为30～90min，氨水与焙烧产物液固比为(3～9)ml:1g。8.根据权利要求1所述的废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，其特征在于，步骤(3)中滤渣烘干温度为90～110℃，时间为4～8h。
技术总结
本发明公开了一种废旧磷酸铁锂电池正极材料有价组分的回收方法，包括以下步骤：将废旧锂电池进行预处理得到磷酸铁锂活性物质和碳粉；称取一定比例的碳粉、锂盐、磷酸铁锂活性物质，研磨混合均匀后放入坩埚，再置于管式炉中，惰性气体条件下，焙烧一段时间得到焙烧产物；将焙烧产物通过氨水处理，过滤得到含锂、磷滤液和滤渣，滤液先通过加入碳酸盐沉淀回收锂，再通过加入钙盐沉淀回收磷；将滤渣烘干后进行磁选分离，得到金属铁粉，剩余碳粉循环使用。该方法能够实现废旧磷酸铁锂正极材料中锂、磷、铁元素高效回收，同步实现负极碳粉的利用。用。
技术研发人员：叶汉伟 胡文军 张科 李中良
受保护的技术使用者：江苏格润新材料科技有限公司
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/8/26