板框厢式隔膜压滤机
引言
磷酸铁锂粉料一部分来至电池厂裁剪极片过程中产生的边角料;另外一部分来至报废的磷酸铁锂动力电池，回收的 正 极 片。边角料和正极片都需要通过破碎、振动过筛、分离铝箔和铁锂粉料。铝箔可以直接销售炼铝厂，铁锂粉在过去几年，锂 价 没 有 上 涨 的 情 况下，多数是 丢 弃 或 掩 埋［1］。现在 锂 涨 价，价 值 得 到 提升，可以将锂提取出来制备锂化合物［2］，本文主要利用硫酸法从磷酸铁锂粉料提锂制备碳酸锂工艺研究。
1实验目的和原理
1． 1实验目的磷酸铁锂废料硫酸湿法处理、氧 化 酸 浸、除 杂、转型沉锂得到氢氧化锂。
1． 2实验原理磷酸铁锂废料加水调浆(固液比约为1:2);然后用浓硫酸调节pH = 1 － 2进行，再加入双氧水酸化氧化浸出，过滤后，母液调节溶液的pH = 12 － 13深 度 净 化 除杂;净化液用碳酸钠溶液沉锂。相关的反应方程式:(1)磷酸铁锂酸化氧化处理:2LiFePO4+ H2SO4+ H2O2Li2SO4+ 2FePO4+ 2H2O(2)深度净化:Mg2 ++ 2OH—Mg(OH)2(s)
2实验步骤
2． 1实验原材料
磷酸铁锂 废 料、98%工 业 浓 硫 酸、32%液 碱、车 间碳酸钠溶液(约212． 16 g / L)。磷酸铁锂粉料检测结果见表1。
2． 2实验步骤
(1)磨料:将铁锂废料经过球磨机下料，每个地坑磨3吨，加自来水约4． 8 m3。
(2)过筛:在步骤(1)磨好的物料经过40目 筛 网，流 至 地 坑中，筛上物回收至中转桶。
(3)氧化酸溶:将磨料地坑中物料打到酸溶地坑中，加 浓 硫 酸 约1． 5吨(0． 82 m3)，pH控制在1． 5 － 2。再慢慢加 双 氧水，双氧水(47%)加入量约为1． 5吨，加双氧水的过程中补加硫酸维持pH = 1． 5 － 2，用铁氰化钾检测Fe2 +是否完全氧化成Fe3 +。
(4)反应:加完双氧水反应温度= 60 － 80°C，反应2 － 3 h后，用液碱将pH调至4左右。
(5)压滤:趁热压滤，母液转至母液储槽，待除杂。
(6)洗涤:将压滤机中的渣卸至洗涤地坑，固液比为1:1，搅洗1h，再压滤、淋 洗，吹 干;洗涤液再返回磨料岗位磨料。
(7)转移:将步骤(5)中的母液转移到Ｒ105、106反 应 釜，加热到85°C，加32%氢氧化钠调pH = 12 － 13，反应0． 5 h后压滤，滤液为硫酸锂溶液、滤渣转至洗涤地坑中洗涤。
(8)取样分析:将滤饼和母液送样分析锂、铁、磷酸根、铝的含量，并计算提取率。
4实验结果与讨论
4． 1反应pH对提锂的影响反应pH对磷酸铁锂粉料提锂的影响，反应pH控制太高，磷酸铁锂粉料中的锂未完全反应，反应pH太低，磷酸铁都会溶解出来，导致后续除磷酸根和铁离子也会损失锂。本实验为500 g磷酸铁锂粉料，双氧水用量为250 g，反应温度为60 － 80°C，反应时间为2 ～ 3 h，表2为反应pH值对磷酸铁锂粉料提锂的影响。通过上述实验说明，盐酸用为230 g，反应pH控制1． 5 － 2． 0之间，不仅可以将铁锂粉料中的锂反应完全，磷酸铁参于反应的也很少，提锂率大于94%，磷酸根的含量小于2 g / L。
4． 2反应温度对提锂的影响反应温度对磷酸铁锂粉料提锂的影响，温度太低，反应不彻底，反 应 缓 慢。合 适 的 温 度，反 应 时 间 减 少，还不冒泡。本实验为500 g磷酸铁锂粉料，硫酸用量为230 g，双氧水用量为250 g，反 应pH = 1． 5 ～ 2． 0，反 应时间为2 ～ 3 h，表3为反应pH值对磷酸铁锂粉料提锂的影响。
通过上述实验说明，并结合现有的反应温度，最终确定反应温 度 为60 ～ 80°C，反 应 时 间 可 以 控 制 在2 －3h，反应过程中也不冒泡。
4． 3粉料中铝含量对提锂的影响铁锂粉料中铝含量对提锂的影响，铝含量太高，反应后过滤对锂的吸附比较大，导致锂收率偏低。本 实验为500g磷酸铁锂粉料，硫酸用量为230g，双氧 水 用量为250g，反 应pH = 1． 5 － 2． 0，反 应 温 度T = 60 －80°C，反应时间为2 ～ 3h，表4为铁锂粉料中铝含量对提锂的影响。
通过上述实 验 说 明，铁锂粉料中铝含量对提锂收率影 响 非 常 大，当 铝 含 量 大 于2． 5%时，锂 收 率 只 有70%左右。当铝含量小于1%时收率可以达到97%。
4． 4提锂液碱性除杂将酸溶氧化过滤得到的母液用液碱调节pH = 6 －7，搅拌30min，过滤得到滤液，并加热到85°C，加液碱调pH = 12 － 13，搅拌30min后过滤，得到滤液1590mL，淋洗液180mL，湿滤渣料89． 66g。从表5可以看出:铁、磷酸根、铝、镁、锌、锰等元素均可以在中性，强 碱 条 件 加 入 相 应 的ETDA下 除 净 可以得到合格硫酸 锂 溶 液，转型加碳酸钠溶液可以直接转型成碳酸锂产品。
5实验结论
(1)当硫酸的用量为投样量的0． 4 － 0． 5倍，双 氧水的量为0． 4 － 0． 5倍，反应时间1 － 2h，反应温度为60°C时，铁锂粉中锂含量小于1%，酸化氧化提锂中锂的一次浸出率能达到92%以上。
(2)铁与磷酸根在酸浸过程中主要以磷酸铁的形式存在于固体中，溶解出来的磷酸铁较少对提锂液净化除杂相当有利。(3)铁、磷 酸 根、铝、镁、锌、锰 等 元 素 均 可 以 在 中性，强碱条件下除净。但是对于钙杂质需要加入EDTA才能除尽，得到合格硫酸锂溶液。(4)提锂液净化除杂过程中锂的损失较少，锂的回收率在95%以上。
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