锂钠冰晶石的沉淀-溶解平衡

作     者：易葵 陈伟 周康根 吴业惠子 邱在容 YI Kui;CHEN Wei;ZHOU Kanggen;WU Yehuizi;QIU Zairong

作者机构：中南大学冶金与环境学院长沙410083 

出 版 物：《工程科学学报》 (Chinese Journal of Engineering)

年 卷 期：2024年第46卷第8期

页      面：1489-1497页

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：广西重点研发计划项目(桂科AB23026051) 

主　　题：废旧磷酸铁锂 锂钠冰晶石 配位沉淀 沉淀‒溶解平衡 溶解度 

摘      要：新能源行业的迅猛发展,使废旧磷酸铁锂(LiFePO_(4))电池的高值回收再利用成为目前的研究热点.但其正极粉料夹带残留的铝集流体,导致回收制备的磷酸铁(FePO_(4))中铝含量偏高,从而影响再生FePO_(4)的电化学性能.本文以硫酸铝、硫酸锂、硫酸钠和氟化铵为原料,通过调控氟铝配位合成锂钠冰晶石(Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)),研究其沉淀‒溶解平衡行为,为废旧LiFePO_(4)粉料酸浸液氟化配位除Al提供依据.系统考察了配位沉淀过程中F/Al摩尔比、Na/Al摩尔比、Li/Al摩尔比、反应初始pH、反应温度以及反应时间的影响.得出优化的沉淀条件:F/Al摩尔比为7、Na/Al摩尔比为1.5、Li/Al摩尔比为2、反应温度70℃、反应pH为4.5以及反应时间3 h.在最佳工艺条件下,氟化剂配位沉Al后,滤液中各离子浓度趋于稳定,其中Al^(3+)质量浓度为75.02 mg·L^(-1).此外,探究了Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)在不同pH溶液中的溶解度.在温度30℃,pH小于3时,酸度越大,Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)的溶解度越大,pH大于3时,pH值对Na_(3)Li_(3)Al_(2)F_(12)溶解度影响不大.为验证其具有指导意义,在实际应用中,废旧LiFePO_(4)正极材料酸浸液NaF配位沉Al后,Al^(3+)沉淀率达99.4%,实现深度除Al.