本发明属于废旧锂离子电池回收利用技术领域，具体涉及一种采用报废磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法。
背景技术：
磷酸铁锂因具有优异的安全性、环保性、循环稳定性及比容量高等优点，被认为是动力电池领域极具发展潜力的正极材料。随着新能源产业的不断崛起，电动汽车产业得以迅速发展，磷酸铁锂电池的需求量急剧增加。2015年我国电动汽车的产销量为37.9万辆，预计2020年我国电动汽车保有量将达到700万辆，可以预见磷酸铁锂电池的应用前景非常广阔，磷酸铁锂材料的消耗量将急剧提升，随之而来的是作为制备磷酸铁锂材料的原材料碳酸锂将被大量消耗。因此，从废旧磷酸铁锂电池正极片中回收制备碳酸锂具有非常重要的意义。
锂离子电池由外壳和内部电芯组成。电池的外壳为不锈钢或镀镍钢壳，有方形和圆柱形等不同的型号。内部电芯为卷式结构，由正极、电解液和负极等主要部分组成，正极片主要由铝箔、有机粘结剂和锂盐（磷酸亚铁锂）构成 ；而负极片主要为铜箔和石墨，负极材料的成分相对单一、容易分离。目前关于磷酸铁锂电池中的锂的回收大多数是先通过拆解分离出正极片，再把正极料与正极片分离，这种工艺方法效率低，不适用于大规模工业生产。
专利申请号为 201210406015.9的发明专利公开了从磷酸亚铁锂废料中回收碳酸锂的方法，提供了一种从磷酸亚铁锂废料中回收碳酸锂的方法。方法包括如下步骤：磷酸亚铁锂废料于500～800℃焙烧1～4h；焙烧后的物料加硫酸浸出，过滤得到磷酸锂、磷酸铁和硫酸铁的混合溶液；混合溶液加热到80～100℃，并调节pH值到2～2.5，反应1～4h，过滤、洗涤、干燥得到磷酸铁；过滤所得的滤液调节pH值 6～7，加入氯化钙除磷，过滤 ；过滤所得的滤液用碳酸钠调节pH值到10～12，反应0.5～2h，过滤、洗涤、干燥得到电池级碳酸锂，但是该方法锂损失多，锂的提取效率低，制备的碳酸锂纯度不高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种采用报废磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，回收工艺简单，设备投入低，环境污染小，锂损失少，锂的提取效率高，制备的碳酸锂纯度高，适用于大规模工业生产。
本发明公开了一种采用报废磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，包括以下步骤：
步骤（1）.将报废正极片破碎成块状；
步骤（2）.将块状正极片在通有氮气高温炉内煅烧；
步骤（3）.采用振动筛把煅烧后正极片进行振动分离；
步骤（4）.将步骤（3）振动分离得到的正极料研磨；
步骤（5）.将研磨后正极料与酸液按一定比例混合搅拌反应；
步骤（6）.向酸浸液添加TOPO-煤油萃取剂萃取锂，再经反萃剂反萃得锂溶液；
步骤（7）.向锂溶液中添加碳酸钠溶液，沉淀制得碳酸锂。
优选的是，所述步骤（1）中使用破碎机将报废正极片破碎成小于6cm的块状正极片。
上述任一方案优选的是，所述步骤（2）中煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为1-3h。
上述任一方案优选的是，所述步骤（3）中采用振动筛把煅烧后块状正极片上的正极料进行振动分离，得到正极料和回收铝箔。
上述任一方案优选的是，所述步骤（4）中正极料用研磨机研磨至颗粒尺寸在75μm以下。
上述任一方案优选的是，所述步骤（5）把研磨后正极料与酸液按一定固液比混合，在70-90℃温度下搅拌反应1-3h。
上述任一方案优选的是，所述步骤（5）中正极料与酸液的固液比为1:6-1:15，所述酸液的浓度为1-5mol/L。
上述任一方案优选的是，所述步骤（5）中酸液为硫酸、盐酸或硝酸中的一种或两种以上的混合物。
上述任一方案优选的是，所述步骤（6）中TOPO与煤油的体积比为1:1-3:1，反萃剂为盐酸或硫酸，反萃剂的浓度为3-6mol/L。
上述任一方案优选的是，所述步骤（7）中碳酸钠溶液为95℃饱和碳酸钠溶液。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种采用报废磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法回收工艺简单，设备投入低，环境污染小，锂损失少，锂的提取效率高，制备的碳酸锂纯度高，适用于大规模工业生产。
附图说明
图1是本发明的采用报废磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法流程图。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
本发明提供一种采用报废磷酸铁锂电池制备碳酸锂的方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）使用破碎机将报废正极片破碎成小于6cm的块状正极片；
（2）将步骤（1）中块状报废正极片在通有氮气气氛的高温炉内400-600℃下煅烧，煅烧时间为1-3h；
（3）采用振动筛把步骤（2）中煅烧后块状正极片上正极料进行振动分离，可得到正极料和回收铝箔；
（4）将步骤（3）中得到的正极料采用研磨机研磨至颗粒尺寸在75μm以下；
（5）把步骤（4）中的研磨后正极料与酸液按一定固液比混合，在70-90℃下搅拌反应1-3h；
（6）步骤（5）中的酸浸液添加TOPO（三辛基氧化膦）-煤油萃取体系萃取溶液中的锂，再经反萃剂反萃可得锂溶液；
（7）将步骤（6）中的含锂溶液，添加95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀制得碳酸锂，锂的总回收率可达92%以上。
实施例1
一种从报废磷酸铁锂电池正极片中回收制备碳酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）使用破碎机将报废正极片破碎成小于6cm的块状正极片；
（2） 将块状正极片在通有氮气气氛的高温炉内600℃下煅烧1h；
（3）采用振动筛把煅烧后的块状正极片进行振动分离，可得到正极料和回收铝箔；
（4） 将得到的正极料采用研磨机研磨至颗粒尺寸在75μm以下；
（5）研磨后正极料与5mol/L硫酸溶液按1:6（g:ml）固液比进行混合，在70℃下搅拌反应3h；
（6）上述反应的酸浸液中添加体积比为1:1的TOPO-煤油萃取体系萃取酸浸液中的锂，再经4mol/L硫酸反萃可得锂溶液；
（7）将上述含锂溶液，添加95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀制得碳酸锂，锂的总回收率为93.6%。
实施例2
一种从报废磷酸铁锂电池正极片中回收制备碳酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）使用破碎机将报废正极片破碎成小于6cm的块状正极片；
（2） 将块状正极片在通有氮气气氛的高温炉内500℃下煅烧2h；
（3）采用振动筛把煅烧后的块状正极片进行振动分离，可得到正极料和回收铝箔；
（4） 将得到的正极料采用研磨机研磨至颗粒尺寸在75μm以下；
（5）研磨后正极料与3mol/L硫酸溶液按1:12（g:ml）固液比进行混合，在90℃下搅拌反应1h；
（6）上述反应的酸浸液中添加体积比为3:1的TOPO-煤油萃取体系萃取酸浸液中的锂，再经6mol/L硫酸反萃可得锂溶液；
（7）将上述含锂溶液，添加95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀制得碳酸锂，锂的总回收率为94.3%。
实施例3
一种从报废磷酸铁锂电池正极片中回收制备碳酸锂的方法，包括以下步骤：
（1）使用破碎机将报废正极片破碎成小于6cm的块状正极片；
（2） 将块状正极片在通有氮气气氛的高温炉内400℃下煅烧3h；
（3）采用振动筛把煅烧后的块状正极片进行振动分离，可得到正极料和回收铝箔；
（4） 将得到的正极料采用研磨机研磨至颗粒尺寸在75μm以下；
（5）研磨后正极料与1mol/L硫酸溶液按1:15（g:ml）固液比进行混合，在80℃下搅拌反应2h；
（6）上述反应的酸浸液中添加体积比为2:1的TOPO-煤油萃取体系萃取酸浸液中的锂，再经3mol/L硫酸反萃可得锂溶液；
（7）将上述含锂溶液，添加95℃饱和碳酸钠溶液，沉淀制得碳酸锂，锂的总回收率为92.8%。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。