废三元锂离子电池浸出液中磷酸盐沉淀法除铝热力学分析及应用

梁贺磊^1,2,3，王东兴^2,3,4，杨声海¹，刘志强^1,2,3,4，曹洪杨^2,3,4，饶帅^2,3,4，张魁芳^2,3,4

1. 中南大学冶金与环境学院2. 广东省稀有金属研究所3. 广东省稀土开发及应用重点实验室4. 稀有金属分离与综合利用国家重点实验室

摘 要：铝是废三元锂离子电池正极材料浸出液中的主要杂质之一,除铝是浸出液净化分离的重要步骤。针对传统中和沉淀除铝工艺存在镍、钴损失严重及萃取法除铝成本高等问题,绘制了298K时Meⁿ⁺-PO₄^3--H₂O系(Meⁿ⁺:[Al]_T、[Fe（Ⅲ）]_T、[Fe（Ⅱ）]_T、[Cu]_T、[Ni]_T、[Co]_T、[Mn]_T、[Li]_T)组分浓度对数-pH图,利用热力学平衡图对磷酸盐沉淀法从废旧三元锂离子电池硫酸浸出液中净化除铝过程进行热力学分析。结果表明:在合适pH范围可以形成难溶磷酸盐稳定区,pH为1～4.8时磷酸盐沉淀形成由易到难的顺序为Fe³⁺>Al³⁺>Cu²⁺≈Fe²⁺>Co²⁺>Mn²⁺≈Ni²⁺>Li⁺,磷酸盐沉淀法可以将铝与镍、钴、锰金属分开。试验数据表明,加入1.2倍理论量的磷酸钠,控制沉淀pH为4,溶液中铝、镍、钴、锰沉淀率分别为99.86%、1.35%、0.99%、2.09%。磷酸盐沉淀法从废旧三元锂离子电池硫酸浸出液中除铝是一种有效的方法。

关键词：废旧三元锂离子电池;磷酸盐;铝;沉淀;热力学;