一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法与流程

本发明属于资源回收，涉及一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法。

背景技术：

1、在能源和环境危机的推动下，伴随着新能源汽车的飞速发展和推广，带来了规模庞大的锂离子电池需求，进而导致锂电正极材料产线中废资源日益增多，若不重复利用，将会造成严重的资源浪费，污染环境，增加生产成本。因此，对废资源进行回收再利用具有极高的经济价值与社会意义。

2、高浓度磷酸母液为生产磷酸铁过程中的副产物，高浓度磷酸母液中主要含有镍、锰、铬、铝、磷酸根等有价资源。高浓度磷酸母液通常被当作废弃物直接外排，既浪费了镍、锰资源，同时铬元素对环境产生严重的危害。

3、目前，普遍采用湿法回收高浓度磷酸母液中的重金属，一般采用化学沉淀法、离子交换法、电化学沉积法、溶剂萃取法等方法进行分离回收。这些方法流程复杂、成本较高，难以进行大规模的推广应用。现有技术中缺乏一种简单有效的对高浓度磷酸母液的处理方法，以解决“高浓度磷酸母液常常被当作废弃物直接外排，既浪费了镍、锰资源，同时铬元素对环境产生严重的危害”的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的资源浪费、污染环境、工艺复杂、回收成本较高的问题，本发明的目的在于提供一种高效、安全、环保的高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法。

2、为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，包括以下步骤：

4、(1)将预定量的铁粉加入磷酸溶液中溶解，得到混合溶液；

5、(2)向步骤(1)所得混合溶液中加入双氧水，然后置于65～70℃的温度下进行氧化，得到氧化后的混合溶液；

6、(3)将步骤(2)所得氧化后的混合溶液进行陈化，陈化时持续搅拌，保证固液不分层，得到陈化后的混合溶液；

7、(4)将步骤(3)所得陈化后的混合溶液进行固液分离，得到磷酸铁粉末和高浓度磷酸母液，对磷酸铁粉末依次进行洗涤、干燥处理，得到电池级磷酸铁；

8、(5)吸附：采用磺酸官能团凝胶型离子交换树脂，对步骤(4)所得高浓度磷酸母液进行一次或多次吸附，吸附高浓度磷酸母液中的镍、锰等元素；

9、(6)将吸附饱和的磺酸官能团凝胶型离子交换树脂进行反洗再生，得到含镍、锰的混合溶液，磺酸官能团凝胶型离子交换树脂再生利用。

10、优选的方案，步骤(1)中，所述磷酸溶液由以下方式得到：将质量浓度85％的浓磷酸和纯水混合，控制v(水)：v(浓磷酸)为4～6：1。

11、优选的方案，步骤(1)中，溶解温度65～70℃，溶解时间0.5～12h，转速为100～600rpm，控制ph为1.5～2.0。

12、优选的方案，步骤(1)中，控制铁粉、磷酸的摩尔比为0.4～0.5：1。

13、优选的方案，步骤(2)中，控制双氧水、铁粉的摩尔比为0.5～0.7：1。

14、优选的方案，步骤(3)中，陈化温度为85～90℃，陈化时间为1～6h。

15、优选的方案，步骤(5)中，所述磺酸官能团凝胶型离子交换树脂为t-52型，呈湿润球状，包含核子级的磺酸官能团。

16、优选的方案，步骤(6)中，采用不同浓度的硫酸溶液对吸附饱和的树脂进行反洗再生。

17、本发明还提供一种用于树脂吸附的装置，包括储存容器、树脂塔、收集容器，所述储存容器、树脂塔通过第一管道连通，所述树脂塔、收集容器通过第二管道连通；所述第一管道、第二管道均设有流量控制阀。

18、进一步优选的方案，所述树脂塔采用直立式透明玻璃管。

19、采用直立式透明玻璃管进行试验，于进口及出口管端加上控制流量的阀门，以能调节流量来测试及决定树脂的操作交换容量，然后计算出实际的树脂使用量及所有的再生操作条件。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

21、1)本发明提供一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，工艺简单，成本较低，既制备了电池级磷酸铁，又实现对废资源ni、mn等回收再利用，显著提高了新能源废资源的经济效益。

22、2)本发明提供一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，可对高浓度的磷酸母液进行处理，实现镍、锰等金属的分离，便于后续二次利用，在实现废资源再利用的同时增加原材料的可持续循环利用，同时解决了铬元素造成的环境污染问题。

23、3)本发明提供一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，实验结果表明，采用磺酸官能团凝胶型离子交换树脂，再生工艺简单，再生废液量小，再生效率高。

技术特征：

1.一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(1)中，所述磷酸溶液由以下方式得到：将质量浓度85％的浓磷酸和纯水混合，控制v(水)：v(浓磷酸)为4～6：1。

3.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(1)中，溶解温度65～70℃，溶解时间0.5～12h，转速为100～600rpm，控制ph为1.5～2.0。

4.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(1)中，控制铁粉、磷酸的摩尔比为0.4～0.5：1。

5.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(2)中，控制双氧水、铁粉的摩尔比为0.5～0.7：1。

6.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(3)中，陈化温度为85～90℃，陈化时间为1～6h。

7.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(5)中，所述磺酸官能团凝胶型离子交换树脂为t-52型，呈湿润球状，包含核子级的磺酸官能团。

8.根据权利要求1所述高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，其特征在于，步骤(6)中，采用不同浓度的硫酸溶液对吸附饱和的树脂进行反洗再生。

9.一种用于树脂吸附的装置，其特征在于，包括储存容器(1)、树脂塔(2)、收集容器(3)，所述储存容器(1)、树脂塔(2)通过第一管道(4)连通，所述树脂塔(2)、收集容器(3)通过第二管道(5)连通；所述第一管道(4)、第二管道(5)均设有流量控制阀(6)。

10.根据权利要求9所述一种用于树脂吸附的装置，其特征在于，所述树脂塔(2)采用直立式透明玻璃管。

技术总结
本发明公开了一种高浓度磷酸体系中有价资源的回收方法，包括以下步骤：(1)将预定量的铁粉加入磷酸溶液中溶解，得到混合溶液；(2)向混合溶液中加入双氧水，然后置于65～70℃的温度下进行氧化，得到氧化后的混合溶液；(3)将氧化后的混合溶液进行陈化，陈化时持续搅拌；(4)将陈化后的混合溶液进行固液分离，得到磷酸铁粉末和高浓度磷酸母液，对磷酸铁粉末依次进行洗涤、干燥处理，得到电池级磷酸铁；(5)吸附：采用磺酸官能团凝胶型离子交换树脂，对高浓度磷酸母液进行吸附，吸附高浓度磷酸母液中的镍、锰等元素；(6)将吸附饱和的磺酸官能团凝胶型离子交换树脂进行反洗再生，得到含镍、锰的混合溶液，树脂再生利用。

技术研发人员：金鑫,雷军鹏,王紫燕,何家齐,郭在伟,何承冬,甄勇,郑继明,杜敏,李琼莉,安曼丽
受保护的技术使用者：成都盛威兴科新材料研究院合伙企业（有限合伙）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14