磷酸铁锂废旧电池的回收技术较多,主要包括火法回收、湿法回收、高温固相修复技术、生物浸出技术等等;不过其中效果较好的方法为湿法回收,该方法通过主要针对废旧磷酸铁锂电池中Al、Fe、Li元素进行回收,并利用碱液pH值沉淀Fe(OH)3进行分离,余液用饱和Na2CO3溶液沉淀Li2CO3;这种方法操作简便,值得推广。
一、全湿法回收技术之一:这种湿法回收技术主要是通过沉淀进行,应用到的试剂包括酸碱溶液、硫酸、碳酸钠等,这种方法的应用简便,可以大规模的生产,是我国众多工厂选择的方法:
1、废料回收锂主要是通过HCl+H2O2体系得到浸出液,并在反向循环与饱和处理后生成碳酸锂;最后将剩下的滤渣和杂质一起搅拌,在处理后生成铁盐副产品,这种方法可以循环使用,具体看流程见图1所示:
1)废料回收铝、铁和锂对于铝的收回需要考虑到它的特性:活性高,两性金属箔,之前的研究中部分学者通过溶解处理将铝显现在试液中,此时铝元素是通过偏铝酸钠的状态存在的;但由于试液其本身为碱性,所以需要使用硫酸进行中和,到调节到PH值大于9.0之后,试液中的铝就已经变成了氢氧化铝,并且具有较高纯度;对于磷酸铁锂在铁的处理是通双氧水进行的,在氧化作用之后就已经生成了Fe3+;碳酸锂的处理是需要和硫酸铁一起作用,在分离杂质之后添加氢氧化钠溶液和氨水,最后在沉淀作用下生成碳酸锂产品;也可通过其他方法进行处理,使用硝酸与双氧水过滤磷酸铁,在经过沉淀分离杂质,在得到的滤渣中浸出氢氧化铁产品其与物质将在Na2CO3溶液得到Li2C03;具体工艺流程见图2所示:
2)废料回收磷、 铁和锂:使用了氢氧化钠溶液对碳酸铁锂进行处理,在溶解之后生成铝后料与铝酸钠溶液,由于试液呈碱性,需要使用硫酸试剂进行中和,在达到PH值的标准后会得到氢氧化铝产品;而对于除铝后料的处理则是使用分离工艺,最终得到的物质为浸出液和石墨粉,前者仍然需要进行加温处理,后者一般是通过中和对FePO4•2H2O进行处理。
3)最终概括出 pH 值、碳酸钠浓度、温度、时间等各因素的作用。
2、可通过煅烧进行处理,我们首先对其进行氧化处理,并在高温下得到铝片与磷酸铁锂;之后需要通过硫酸溶液进行溶解,这种溶解处理一般来说都需要进行多次,最后会生成粗磷酸铁,并在精细加工后生成电池级磷酸铁。具体流程见图4所示:
二、全湿法回收技术之二:这种废旧锂电池全湿法回收工艺包括湿法带电破碎、电池碎料直接浸出、浸出液原位除杂、深度除杂和材料再制备等步骤,该工艺通过一个较短的流程即可实现对废弃锂离子电池的回收,其具有镍、钴、锰、锂元素收率高,设备投资低,废气、废水产量小等优点;这种废旧锂电池的全湿法回收工艺,包括以下步骤:
1、带电破碎:直接将废旧锂电池进行湿法破碎处理,得到初始物料;
2、直接浸出:向步骤1制得的初始物料中加入无机酸,搅拌下进行浸出反应。
3、原位除杂:将反应后的浸出液先加入氧化剂,再调节pH至4.0~4.5后进行固液分离;
4、回收利用:分别收集固液分离后的液相部分和固相部分
5、工艺特点:与现有技术相比,本工艺具有流程简短、设备投资低及废水、废气产量小等优点,该工艺对镍、钴、锰及锂元素收率高,整个工艺为全湿法工艺,在实现电池全面回收的同时,还能避免粉尘污染,降低有害气体排放。本工艺设计巧妙,充分利用废旧锂电池的特征,对锂电池进行回收利用,经济效益高,工业应用前景好。
6、废旧锂离子电池全湿法工艺的操作流程图