【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電池回收領(lǐng)域，具體涉及一種以鐵還原菌處理磷鐵渣再生磷酸鐵的方法。
技術(shù)介紹
1、隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，動力鋰電池的需求日益加大，這勢必會帶來大量的廢舊電池，廢舊電池中含有大量不可再生的有價資源(如鋰、鎳等)，同時還存在有毒有害物質(zhì)(含氟電解液等)。若對廢舊電池放任不管，則會造成有價資源的大量浪費以及環(huán)境的嚴重污染，因此廢舊電池的回收迫在眉睫。
2、目前，針對廢舊電池的回收主要分為火法、濕法，其中濕法應(yīng)用更為廣泛。選擇性浸出又是濕法回收中產(chǎn)業(yè)化成熟度最高的工藝，該工藝可提取90％以上的鋰，但會留下大量的磷鐵渣。經(jīng)過選浸工藝后的磷鐵渣，晶型由橄欖石型轉(zhuǎn)變?yōu)棣?石英晶型，晶體由feo6八面體和po4四面體通過共享的p-o-fe鍵構(gòu)成空間骨架，這種構(gòu)建方式使得磷鐵渣具有較高的穩(wěn)定性，在無機酸中的溶解度普遍較低，后續(xù)繼續(xù)采用酸浸處理時難以溶解。目前主流的磷鐵渣處理工藝為“濃酸+還原性物質(zhì)”體系，將磷鐵渣中fe(ⅲ)還原成fe(ⅱ)，實現(xiàn)磷鐵渣的溶解，用以制備后續(xù)產(chǎn)品，例如專利cn115196609b。這種工藝存在浸出率低、成本高等缺點，因此如何高效、低成本溶出磷酸鐵成為一大難題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的浸出率低、成本高等方面的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N微生物浸出磷鐵渣的方法，可避免酸的大量使用，同時保證鐵、磷元素的浸出率，大大降低工藝成本。
2、具體地，本申請采用如下技術(shù)方案：
3、一種以鐵還原菌處理磷鐵渣再生磷酸鐵的方
4、(1)向磷鐵渣漿液中加入有機酸，調(diào)整體系中氧濃度后加入鐵還原菌，進行還原浸出；
5、(2)反應(yīng)完成后固液分離，得到固體廢渣和磷鐵液；
6、(3)將磷鐵液除雜，依次加入氧化劑和堿性物質(zhì)，固液分離即得磷酸鐵。
7、鐵還原菌是一種將體系中的fe(ⅲ)轉(zhuǎn)變?yōu)閒e(ⅱ)的微生物，它屬于嚴格厭氧菌或兼性厭氧菌，適宜生存在常溫、偏酸性或中性環(huán)境中。將鐵還原菌應(yīng)用于磷鐵渣還原浸出體系，可避免酸的大量使用，同時保證鐵、磷元素的浸出率，大大降低工藝成本。
8、在本申請中，磷鐵渣中fe為3價，此時fe與p形成的化合物fp，具有穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，難以溶解于常見的酸中。利用微生物——鐵還原菌，將3價fe還原成2價，破壞了fp的空間結(jié)構(gòu)，使之可以溶解于有機酸中。最后再加入氧化劑，精調(diào)鐵磷比，定向合成了磷酸鐵。
9、在本申請的具體實施方式中，所述磷鐵渣漿液采用如下方法得到：
10、(1.1)將廢舊磷酸鐵鋰電池黑粉提鋰后的磷鐵渣進行前處理；
11、(1.2)前處理后的磷鐵渣中加入適量去離子水，進行勻漿處理，在常溫條件下攪拌，即得。
12、具體地，所述磷鐵渣漿液采用如下方法得到：
13、將廢舊磷酸鐵鋰電池黑粉磷鐵渣進行前處理，所述前處理包括但不限于研磨、破碎、篩分的一種或幾種，得到粒徑≤100目的磷鐵渣粉末；
14、向前處理后的磷鐵渣粉末中加入適量去離子水，進行勻漿處理，在常溫條件下攪拌30min～1h，即得所述磷鐵渣漿液。
15、在本申請的具體實施方式中，所述有機酸選自乳酸、丙酮酸、乙酸、檸檬酸、草酸中的一種或多種。
16、在本申請的具體實施方式中，所述調(diào)整體系中氧濃度具體包括：控制體系ph穩(wěn)定在3.0～6.5，隨后利用曝氣裝置向體系中通入惰性氣體，調(diào)整體系中氧濃度＜0.1％。
17、其中，所述惰性氣體可以為本領(lǐng)域常規(guī)的，例如氮氣、二氧化碳、氬氣等。惰性氣體的存在可以為鐵還原菌提供弱氧、無氧環(huán)境，同時避免酸浸過程中原料的二次氧化。
18、在本申請的具體實施方式中，所述鐵還原菌的加入量為磷鐵渣漿液質(zhì)量的10～20％。
19、在本申請的具體實施方式中，所述步驟(1)中的還原浸出具體包括：在常溫條件下維持暗光環(huán)境進行反應(yīng)，定時采樣測定體系中fe(ⅱ)濃度，待濃度恒定后停止反應(yīng)。
20、其中，步驟(1)中還原浸出時的常溫是指溫度范圍為20～30℃。
21、在本申請中，固體廢渣主要是未反應(yīng)的磷鐵渣以及不參與反應(yīng)的碳質(zhì)。
22、在本申請中，用鐵還原菌處理磷鐵渣，可以將難溶晶型的磷酸鐵還原成亞鐵離子以及磷酸根，此時磷鐵渣就可溶于液相中，形成磷鐵液。
23、在本申請的具體實施方式中，對所述步驟(2)中的固體廢渣進行浸出處理，利用固體廢渣表面附著的鐵還原菌重復(fù)培養(yǎng)鐵還原菌。
24、在本申請的具體實施方式中，所述步驟(3)中的除雜工藝具體包括：
25、(3.1)向磷鐵液中加入沉淀劑，隨后加入絮凝劑加速雜質(zhì)元素的沉淀速率；
26、(3.2)加入堿液調(diào)節(jié)體系ph至2.0～3.0，過濾去除不溶性雜質(zhì)沉淀；
27、(3.3)向上述得到的溶液中加入酸液，調(diào)整體系ph＜1.1，即得除雜后的磷鐵液。具體地，所述步驟(3)中的除雜工藝具體包括：
28、向磷鐵液中加入沉淀劑，在常溫條件下攪拌10～30min，隨后加入少量絮凝劑加速雜質(zhì)元素的沉淀速率，進一步深度除雜，最后緩慢加入堿液調(diào)節(jié)體系ph至2.0～3.0左右，繼續(xù)反應(yīng)10～30min后，過濾去除不溶性雜質(zhì)沉淀(主要為含鋁、銅雜質(zhì))，再加入少量酸以調(diào)整體系ph＜1.1，即得除雜后的磷鐵液。
29、其中，所述沉淀劑選自氟化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、鐵粉中的一種或多種。在沉淀反應(yīng)中，液相主要成分為亞鐵離子、磷酸根、鋰離子等，還有一部分的金屬雜質(zhì)離子(ca、mg、cu、al等)，加入沉淀劑以形成不溶性的金屬鹽沉淀，最后通過調(diào)節(jié)ph，實現(xiàn)雜質(zhì)金屬離子的去除。
30、其中，所述沉淀劑的加入質(zhì)量為磷鐵液中ca、mg、cu、al雜質(zhì)元素總質(zhì)量的1～1.5倍。
31、其中，所述絮凝劑選自聚丙烯酰胺(pam)、聚合氯化鋁(pac)、明礬中的一種或多種。
32、其中，所述堿液選自氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉中的一種或多種。
33、在本申請的具體實施方式中，所述步驟(3)中氧化劑選自過氧化鈉、過氧化氫、高錳酸鉀中的一種或多種。
34、在本申請的具體實施方式中，所述氧化劑的加入量為磷鐵液中fe(ii)含量的1～1.5倍。
35、在本申請的具體實施方式中，所述步驟(3)中堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉中的一種或多種。
36、在本申請的具體實施方式中，所述步驟(3)中，加入堿性物質(zhì)是為了提升體系ph至2.0～3.0，隨后反應(yīng)10min～1.5h，固液分離后得到粗制磷酸鐵。
37、在本申請的具體實施方式中，所述步驟(3)中固液分離后的具體步驟包括：
38、將得到的磷酸鐵通過純水洗滌后，加入少量磷酸，調(diào)整體系ph＝1.6～1.8，升溫至80～90℃后繼續(xù)反應(yīng)1～2h，過濾得到二水磷酸鐵產(chǎn)品；
39、二水磷酸鐵在高溫條件下焙燒，得到無水本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種以鐵還原菌處理磷鐵渣再生磷酸鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷鐵渣漿液采用如下方法得到：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機酸選自乳酸、丙酮酸、乙酸、檸檬酸、草酸中的一種或多種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的還原浸出具體包括：在常溫條件下維持暗光環(huán)境進行反應(yīng)，定時采樣測定體系中Fe(Ⅱ)濃度，待濃度恒定后停止反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述步驟(2)中的固體廢渣進行浸出處理，利用固體廢渣表面附著的鐵還原菌重復(fù)培養(yǎng)鐵還原菌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的除雜工藝具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述沉淀劑選自氟化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、鐵粉中的一種或多種；
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(3.2)中的堿液選自氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中固液分離后的具體步驟包括：將得到的磷酸鐵通過純水洗滌后，加入少量磷酸，升溫至80～90℃后繼續(xù)反應(yīng)1～2h，過濾得到二水磷酸鐵產(chǎn)品；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種以鐵還原菌處理磷鐵渣再生磷酸鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述磷鐵渣漿液采用如下方法得到：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機酸選自乳酸、丙酮酸、乙酸、檸檬酸、草酸中的一種或多種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的還原浸出具體包括：在常溫條件下維持暗光環(huán)境進行反應(yīng)，定時采樣測定體系中fe(ⅱ)濃度，待濃度恒定后停止反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述步驟(2)中的固體廢渣進行浸出處理，利用固體廢渣表面附著的鐵還原菌重復(fù)培養(yǎng)鐵還原菌。
6.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李勇，黃健，張勇，
申請(專利權(quán))人：武漢中科先進材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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