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一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法

阅读:22发布:2022-10-05

专利汇可以提供一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种从 磷酸 锂中综合回收锂和磷的方法。本发明的方法实现了对磷酸锂材料中的磷和锂的高效综合回收的目标,对于锂的回收率高达98.5%以上, 碳 酸锂的纯度达99%以上,同时对磷的回收率达96%以上,磷酸一氢盐的纯度达95%以上。本发明的方法对磷酸锂的纯度要求较低,可实现在磷酸锂纯度为30%~95%的范围内对其中的磷和锂的高效综合回收,并且局限性小,同时本发明的回收方法条件温和,反应过程中无气体产生,也不会放出大量热,因而污染小,对设备要求低,整个反应易于控制,且得到的副产物为磷酸氢盐,利用价值高,整个回收成本低,有利于进行大规模的实际应用。,下面是一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法专利的具体信息内容。

1.一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)在磷酸锂材料中加制浆,加入转化剂并调节pH=2.5~5;
2)加热反应,过滤,得锂溶液和磷酸一氢盐沉淀;
3)调节锂溶液的pH为性进行除杂,得除杂锂溶液;
4)加入酸盐反应,得碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中调节pH=3.0。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中水和所述磷酸锂材料的质量比为
5~10:1。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中所述磷酸锂材料和所述转化剂的摩尔比为1:1.5~1.6。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)中所述转化剂选自硫酸硫酸镁氯化钙、氯化镁、氯化钡、硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤2)中加热反应的温度为70~90℃;优选地,步骤2)中加热反应的时间为3~5h。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1)所述磷酸锂材料选自含磷酸锂废料。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤1)中所述含磷酸锂废料中磷酸锂的含量为30%~95%。
9.根据权利要求1~8任意一项所述的方法,其特征在于:步骤3)中的pH为9.0~11.0。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的方法,其特征在于:步骤4)中碳酸盐与除杂锂溶液中的锂的摩尔比为0.55~0.75:1。

说明书全文

一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及回收技术领域,尤其涉及一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法。

背景技术

[0002] 近几年来,锂离子电池广泛应用于移动电子通讯市场及电动汽车用动电池市场。伴随着锂离子电池产业的迅速发展,对相关电池材料的需求量持续增长。
[0003] 在制备锂离子电池所用的电极材料时,因受反应活性等影响,磷酸锂很少被直接用于生产锂离子电池正极材料。而在锂离子电池正极材料生产过程中对沉锂后产生的进行排放前处理时,通常加入可溶性磷酸盐以去除水中的重金属、土金属和锂,因而形成大量含磷酸锂的废渣,但这样得到的磷酸锂不能够直接作为原料或产品使用,也不能通过简单的方法进行提纯,再加上磷酸锂的使用范围极窄,因此研究将它转化为其他产物的工艺(例如:酸锂等),对于磷酸锂的回收再利用具有十分重要的意义。
[0004] CN109264748A公开了一种以粗制磷酸锂制备碳酸锂的方法,其将磷酸锂和转化剂在隔绝气中高温煅烧化成磷酸盐固体和可溶性锂盐混合物,后将混合物进行湿法球磨,得到磷酸盐固体和含锂溶液,通过调节含锂溶液的pH,除去沉淀再加入碳酸钠,得到碳酸锂,虽然该方法对于锂和磷的的回收率达到98.0%和95.0%,但该方法需要持续通入昂贵的保护性气体,并且该方法对设备的要求较高,设备腐蚀严重,因而造成生产成本过高,且会造成一定的环境污染,不适宜大规模生产。
[0005] CN108928839A公开了磷酸锂生产氯化锂溶液的方法,该方法采用磷酸锂为原料加入转化剂在酸性条件下进行转化,后用碱中和过滤得到氯化锂,但该方法只是简单地阐述了氯化锂溶液的生产方法,对氯化锂后续处理没有涉及,同时生产氯化锂溶液采用的方法单一,局限性强,且CN108928839A在pH为0.5~2.0的酸性条件下转化,事实上在该条件下磷酸根先与酸反应生成磷酸二氢根,磷酸二氢根继续与磷酸根反应生成磷酸一氢根,虽然其最后也生成了磷酸一氢沉淀,但经过两步反应,实际上对磷的转化并不彻底,也就是说降低了磷的回收利用率,同时该方法消耗大量的酸,其易腐蚀设备,对设备要求较高,也不利于后期维护。
[0006] 因此,目前尚无从磷酸锂中高效回收磷和锂的方法。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法。
[0008] 本发明所采取的技术方案是:
[0009] 本发明的目的之一在于提供一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0010] 1)在磷酸锂材料中加水制浆,加入转化剂并调节pH=2.5~5;
[0011] 2)加热反应,过滤,得锂溶液和磷酸一氢盐沉淀;
[0012] 3)调节锂溶液的pH为碱性进行除杂,得除杂锂溶液;
[0013] 4)加入碳酸盐反应,得碳酸锂。
[0014] 优选地,上述步骤1)中调节pH=3.0。
[0015] 本发明将步骤1)中的pH限定在上述范围,通过一步反应生成磷酸一氢根,可以提高转化剂对磷的转化率,即提高磷的有效利用率,同时也可以降低酸的消耗量,降低生产成本,并且在该酸性条件下对设备基本不会腐蚀。
[0016] 优选地,上述步骤1)中水和磷酸锂材料的质量比为5~10:1;更优选为6:1。
[0017] 优选地,步骤1)中磷酸锂材料和转化剂的摩尔比为1:1.5~1.6。
[0018] 优选地,步骤1)中的转化剂选自硫酸钙、硫酸镁氯化钙、氯化镁、氯化钡、硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡中的至少一种。
[0019] 优选地,步骤2)中加热反应的温度为70~90℃。
[0020] 优选地,步骤2)中加热反应的时间为3~5h。
[0021] 更优选地,步骤2)中加热反应的温度为80℃。
[0022] 更优选地,步骤2)中加热反应的时间为4h。
[0023] 优选地,步骤1)中磷酸锂材料选自含磷酸锂废料。
[0024] 优选地,步骤1)中含磷酸锂废料中磷酸锂的含量为30%~95%;更优选为90%。
[0025] 优选地,步骤3)中的pH为9.0~11.0;更优选为10~11.0。
[0026] 将步骤3)的pH调节在上述范围内,更有利于除去其中的杂质例如Ni、Ca、Mg、Co,使得得到的锂溶液更加纯净。
[0027] 优选地,步骤4)中碳酸盐与除杂锂溶液中的锂的摩尔比为0.55~0.75:1;更优选为0.6:1。
[0028] 本发明的有益效果是:
[0029] 1、本发明的方法实现了对磷酸锂材料中的磷和锂高效综合回收的目标,对于锂的回收率高达98.5%以上,碳酸锂的纯度高达99%以上,同时对磷的回收率达96%以上,磷酸一氢盐的纯度达95%以上。
[0030] 2、本发明的方法对磷酸锂的纯度要求较低,可实现在磷酸锂纯度为30%~95%的范围内对其中的磷和锂的高效综合回收,并且局限性小,同时本发明的回收方法条件温和,反应过程中无气体产生,也不会放出大量热,因而污染小,对设备要求低,整个反应易于控制,得到的副产物为磷酸一氢盐,利用价值高,整个回收成本低,有利于进行大规模的实际应用。

具体实施方式

[0031] 下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域技术人员根据本发明阐述的原理做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适范围内的选择,而并非要限定于下文示例的具体数据。
[0032] 实施例1
[0033] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0034] 1)向烧杯中加入10L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为30%的含磷酸锂废料1841.3g(折金属锂100g),后加入800g氯化钙转化剂,利用盐酸调节溶液pH=3.5;
[0035] 2)加热至80℃,恒温反应4h,过滤,得10.5L的锂溶液和625.2g磷酸一氢钙;
[0036] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.0,除去其中的Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Ba等杂质,过滤得到10.0L除杂锂溶液;
[0037] 4)在10.0L除杂锂溶液中加入9.5L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0038] 其中,步骤2)中得到的10.5L锂溶液的锂浓度为9.43g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为99.01%,磷的转化率为96.54%,磷酸一氢钙的纯度为95.16%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为99.32%。
[0039] 实施例2
[0040] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0041] 1)向烧杯中加入15L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为60%的磷酸锂废料920.6g(折金属锂100g),后加入1000g硫酸钙转化剂,利用硫酸调节溶液pH=3.0;
[0042] 2)加热至80℃,恒温反应4h,过滤,得16.2L锂溶液和636.0g磷酸一氢钙;
[0043] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.2,除去其中的杂质,过滤得到17.3L除杂锂溶液;
[0044] 4)在17.3L除杂锂溶液中加入16.5L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0045] 其中,步骤2)中得到的17.3L锂溶液的锂浓度为5.75g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为99.47%,磷的转化率为98.22%,磷酸一氢钙的纯度为96.41%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为99.15%。
[0046] 实施例3
[0047] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0048] 1)向烧杯中加入5L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为80%的磷酸锂废料690.5g(折金属锂100g),后加入1400g硝酸钙转化剂,利用硝酸调节溶液pH=2.5;
[0049] 2)加热至80℃,恒温反应4h,过滤,得5.6L锂溶液和622.0g磷酸一氢钙;
[0050] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.5,除去其中的杂质,过滤得到5.4L除杂锂溶液;
[0051] 4)在5.4L除杂锂溶液中加入5.2L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0052] 其中,步骤2)中得到的5.4L锂溶液的锂浓度为18.29g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为98.77%,磷的转化率为96.13%,磷酸一氢钙的纯度为96.31%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为99.63%。
[0053] 实施例4
[0054] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0055] 1)向烧杯中加入5L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为80%的磷酸锂废料690.5g(折金属锂100g),后加入1750g氯化钡转化剂,利用盐酸调节溶液pH=2.5;
[0056] 2)加热至85℃,恒温反应4h,过滤,得5.5L锂溶液和717.8g磷酸一氢钡;
[0057] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.8,除去其中的杂质,过滤得到5.8L除杂锂溶液;
[0058] 4)在5.8除杂锂溶液中加入5.4L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0059] 其中,步骤2)中得到的5.8L锂溶液的锂浓度为17.05g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为98.89%,磷的转化率为96.47%,磷酸一氢钡的纯度为96.0%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为99.51%。
[0060] 实施例5
[0061] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0062] 1)向烧杯中加入8L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为90%的磷酸锂废料613.7g(折金属锂100g),后加入730g氯化镁转化剂,利用盐酸调节溶液pH=3.0;
[0063] 2)加热至80℃,恒温反应4h,过滤,得9.2L锂溶液和554.28g磷酸一氢镁;
[0064] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.8,除去其中的Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Ba等杂质,过滤得到9.8L除杂锂溶液;
[0065] 4)在9.8L除杂锂溶液中加入9.6L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0066] 其中,步骤2)中得到的9.8L锂溶液的锂浓度为10.12g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为99.18%,磷回收率为97.02%,磷酸一氢镁的纯度为96.5%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为99.08%。
[0067] 对比例1
[0068] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0069] 1)向烧杯中加入10L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为60%的磷酸锂废料920g(折金属锂100g),后加入850g氯化钙转化剂,利用盐酸调节溶液pH=1.5;
[0070] 2)加热至80℃,恒温反应4h,过滤,得10.8L的锂溶液和613.7g磷酸一氢钙;
[0071] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.0,除去其中的Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Ba等杂质,过滤得到10.5L除杂锂溶液;
[0072] 4)在10.5L除杂锂溶液中加入9.8L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0073] 其中,步骤2)中得到的10.8L锂溶液的锂浓度为9.08g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为98.06%,磷的转化率为94.75%,磷酸一氢钙的纯度为94.2%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为99.0%。
[0074] 对比例2
[0075] 一种从磷酸锂中综合回收锂和磷的方法,包括如下步骤:
[0076] 1)向烧杯中加入10L纯水,边搅拌边加入磷酸锂含量为60%的磷酸锂废料920g(折金属锂100g),后加入850g氯化钙转化剂,利用盐酸调节溶液pH=5.5;
[0077] 2)加热至80℃,恒温反应4h,过滤,得11.2L的锂溶液和600.2g磷酸一氢钙;
[0078] 3)在锂溶液中加入碳酸钠溶液调节溶液的pH=10.0,除去其中的Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Ba等杂质,过滤得到11.0L除杂锂溶液;
[0079] 4)在11.0L除杂锂溶液中加入10.5L质量百分数为30%的碳酸钠溶液,反应2h后,过滤洗涤干燥后得碳酸锂。
[0080] 其中,步骤2)中得到的11.2L锂溶液的锂浓度为8.65g/L,计算得到磷酸锂中的锂的转化率为96.88%,磷的转化率为92.76%,磷酸一氢钙的纯度为91.16%,步骤4)得到的碳酸锂的纯度为98.32%。
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