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? ? ? ?磷酸鐵鋰電池的回收流程工藝,廢舊LiFePO4電池首先經過放電、拆解,將電池殼、負極材料、正極材料以及隔膜等部件拆解分離,然后分別回收。其中,正極材料通過熱處理、堿浸或有機溶劑法來分離活性物質,再采用高溫直接再生或濕法工藝回收其中的有價金屬。
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? ? ? ?廢舊磷酸鐵鋰正極材料回收再生工藝主要可分為高溫再生和濕法回收兩種。
? ? ? ?高溫修復再生法是指添加相應的元素源后高溫處理,通過補充元素的方式起到修復作用,進而提高回收材料電化學性能的方法。將廢舊磷酸鐵鋰正極材料除雜,然后添加適當的鐵源、鋰源或磷源化合物,將鐵、鋰、磷的摩爾比調整到一定比例,最后加入碳源,經球磨、控制焙燒制度等在惰性氣氛中煅燒得到不同電化學性能的磷酸鐵鋰正極材料。
? ? ? ?磷酸鐵鋰生產工藝包括固相法和液相法,其中固相合成法中的碳熱還原法被廣泛采用。生產采用水溶性磷酸一銨與硫酸亞鐵反應生產磷酸鐵,再利用磷酸鐵、碳酸鋰和有機碳源經過混合粗磨、細磨、噴霧干燥、燒結、粉碎等工藝而得到磷酸鐵鋰。磷酸鐵鋰生產廢水水量較大,主要含有較高濃度的氨氮、硫酸鹽、磷酸鹽、硬度離子。廢水有機物含量較低,大部分為無機離子,如何實現其資源化利用成為行業難題。
? ? ? ?傳統磷酸鐵鋰廢水處理工藝僅回收廢水中的部分組分,如回收硫酸鹽制備硫酸鈣,回收氨氮制備銨鹽或氨水,導致該股廢水難以全量化處理,不能完全資源化利用;或者將廢水經簡單預處理后進行蒸發結晶,獲取硫酸銨和磷酸銨的混鹽,混鹽作為雜鹽難以利用;另外,傳統處理工藝流程復雜,占地面積大,投資及運行成本較高,不符合節能環保與循環經濟的發展方向。
? ? ? ?參考礦井水項目工程經驗,我司考慮將膜處理與蒸發結晶結合起來,采用分類收集+預處理+膜濃縮+蒸發結晶組合工藝處理磷酸鐵鋰廢水,將低濃水和高濃水分開收集,低濃水經預處理純化后,利用多級反滲透進行脫鹽及濃縮,膜濾清液回用,膜濾濃液混合高濃水進行蒸發結晶,回收硫酸銨結晶鹽,實現資源化利用。
? ? ? ?將預處理法、膜濃縮法、蒸發分鹽法相結合,將磷酸鐵鋰生產廢水轉化為回用水、磷酸鈣、硫酸銨和磷酸銨,實現了廢水的“零排放”處理與全量化、低耗能的資源化利用,組合工藝處理效果好,投資和運行成本較低。
(1)拆解、破碎、分離陰極,得到廢舊磷酸鐵鋰正極材料;
(2)堿熔法溶解鋁箔,分離得到廢舊LiFePO4;
(3)采用H2SO4或HNO3和H2O2進行酸浸,將LiFePO4殘渣進行浸出;
(4)選擇NaOH 和NH3·H2O作為鐵沉淀劑進行化學沉淀,得到Fe(OH)3 ;
(5)采用飽和Na2CO3作為鋰沉淀劑,將含鋰溶液從一次沉淀后的殘液中分離,得到Li2CO3。