本发明具体涉及一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，其主要用于电池材料的回收领域。
背景技术：
废旧三元锂电池有价元素的回收流程通常是将正极或电芯的粉料先酸浸，再除去al、fe、cu等杂质，最后通过沉淀或萃取回收有价元素。目前，废旧三元锂电池回收过程中常用的除铁方法有萃取、沉淀法等。萃取法因存在有机溶剂价格高，容易导致二次污染等问题，所以沉淀法为废旧三元锂电池回收过程中的主要除铁方法。沉淀法除铁的常用方法有fe(oh)3沉淀法、硫化物沉淀法、黄钠铁矾沉淀法等。fe(oh)3沉淀法通常以h2o2为氧化剂，将fe2 氧化为fe3 ，通过调节ph生成无定形的fe(oh)3沉淀。但无定形的fe(oh)3为典型的胶体，存在过滤性能差的问题。硫化物沉淀法是利用重金属离子与s2-反应生成较稳定的硫化物沉淀，达到fe、cu等金属离子的分离。但硫化物沉淀法存在沉淀周期长，需要搭配助凝剂，易产生有毒气体h2s等问题。黄钠铁矾法除铁，是先用h2o2或naclo3等氧化剂将将fe2 氧化为fe3 ，再加入naoh调节ph，在90℃以上的温度下反应，生成黄钠铁矾沉淀。黄钠铁矾虽然过滤性能较好，但反应条件较为苛刻，成矾率不稳定。
根据汤瑞湖,陈白珍,龚竹青,占寿祥.滴加法制备铁黄颜料工艺研究[j].无机盐工业,2004(06):49-51、方敏,段学臣.空气氧化法制备纳米氧化铁黄[j].中国粉体技术,2006(05):32-34、吴鹏辉,贾定田,许文杰,李艺春,李明玉.钛白副产物硫酸亚铁制备氧化铁黄[j].过程工程学报,2016,16(02):310-316、丁杰,何锡阳,刘晓燕.利用盐酸法钛白废液制备铁黄颜料研究[j].化学研究与应用,2008(07):932-934等文献内容可以看出目前，制备铁黄通常需要制备晶种，且即使是用于提高副产品附加值，也是以含大量fe2 的溶液为原料制备铁黄，没有应用于溶液除铁杂质的场景，应用范围有限。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，该方法将废旧三元锂电池酸浸液中的fe以铁黄的形式除去，即解决了目前废旧三元锂电池酸浸液中除fe存在的沉淀物难过滤、有机溶剂易造成二次污染等问题，还提高了产品附加值。将制备铁黄的方法应用于ni、co、mn为主的废旧三元锂电池酸浸液除杂，拓展了制备铁黄的应用场景。省去了铁黄制备需要先制备晶种的步骤。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)除铜：向废旧三元锂电池正极/电芯粉料的酸浸液中加入过量的铁粉，通过置换法除去铜；
(2)水浴加热，控制温度在30～40℃，搅拌过程中向除铜后的废旧三元锂电池酸浸液中按铁元素质量的0.5～3％加入絮凝剂，再调节ph至1～2.5，搅拌0.5～2h；
(3)将水浴温度升高至40～70℃，以2～6l/min的通气速率通入空气，再调节ph至3～5，搅拌1～3h；
(4)过滤、洗涤沉淀物，烘干后得到铁黄产品。
所述置换法的具体步骤为：在55℃搅拌0.5h，过滤，得到除铜后的酸浸液。
所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、羧甲基纤维素钠中的一种。
调节ph所用的试剂包括氨水、乙二胺、甘氨酸中的一种或几种。
本发明的优点：
1.采用铁黄沉淀法除去废旧三元锂电池酸浸液中的铁，形成沉淀物铁黄的过滤性能好，同时铁黄可以作为颜料销售，提高了除杂产品的附加值。
现有废旧三元锂电池酸浸液除铁方法：
(1)fe(oh)3沉淀法通常以h2o2为氧化剂，将fe2 氧化为fe3 ，通过调节ph生成无定形的fe(oh)3沉淀。但无定形的fe(oh)3为典型的胶体，存在过滤性能差的问题。
(2)硫化物沉淀法是利用重金属离子与s2-反应生成较稳定的硫化物沉淀，达到fe、cu等金属离子的分离。但硫化物沉淀法存在沉淀周期长，需要搭配助凝剂，易产生有毒气体h2s等问题。
(3)黄钠铁矾法除铁，是先用h2o2或naclo3等氧化剂将将fe2 氧化为fe3 ，再加入naoh调节ph，在90℃以上的温度下反应，生成黄钠铁矾沉淀。黄钠铁矾虽然过滤性能较好，但反应条件较为苛刻，成矾率不稳定。
2.通过加入有机絮凝剂使铁黄制备的过程中无需单独制备晶种。
现有铁黄制备方法都需要先用硫酸亚铁溶液制备铁黄晶种。
3.以氨水、乙二胺或甘氨酸作为沉淀剂，使ni、co、mn离子与nh3发生络合，降低了除杂过程中ni、co、mn等有价元素的损失。
现有方法通常在除杂过程中使用naoh作为沉淀剂，容易造成ni、co、mn的损失。
具体实施方式
实施例1：
1.向废旧三元锂电池正极/电芯粉料的酸浸液中加入过量的铁粉，在55℃搅拌0.5h，过滤，得到除铜后的酸浸液(见表1)。
2.水浴加热，控制温度在30℃。搅拌过程中向除铜后的废旧三元锂电池酸浸液中按铁元素质量的0.5％加入絮凝剂聚丙烯酰胺，再加入一定浓度的氨水调节ph至1，搅拌2h。
3.将水浴温度升高至40℃，以6l/min的通气速率通入空气，加入一定浓度的氨水调节ph至3，搅拌3h。
4.过滤、洗涤沉淀物，烘干后得到铁黄产品(见表2)。
表1.除铁后溶液成分表(单位：g/l)
表2.铁黄产品性能表
实施例2：
1.向废旧三元锂电池正极/电芯粉料的酸浸液中加入过量的铁粉，在55℃搅拌0.5h，过滤，得到除铜后的酸浸液(见表3)。
2.水浴加热，控制温度在35℃。搅拌过程中向除铜后的废旧三元锂电池酸浸液中按铁元素质量的1.7％加入絮凝剂聚乙烯亚胺，再加入一定浓度的氨水调节ph至1.7，搅拌1h。
3.将水浴温度升高至55℃，以4l/min的通气速率通入空气，加入一定浓度的氨水调节ph至4，搅拌2h(见表4)。
4.过滤、洗涤沉淀物，烘干后得到铁黄产品。
表3.除铁后溶液成分表(单位：g/l)
表4.铁黄产品性能表
实施例3：
1.向废旧三元锂电池正极/电芯粉料的酸浸液中加入过量的铁粉，在55℃搅拌0.5h，过滤，得到除铜后的酸浸液(见表5)。
2.水浴加热，控制温度在40℃。搅拌过程中向除铜后的废旧三元锂电池酸浸液中按铁元素质量的1％加入絮凝剂聚乙烯亚胺，再加入一定浓度的氨水调节ph至2.5，搅拌0.5h。
3.将水浴温度升高至70℃，以2l/min的通气速率通入空气，加入一定浓度的氨水调节ph至5，搅拌1h。
4.过滤、洗涤沉淀物，烘干后得到铁黄产品(见表6)。
表5.除铁后溶液成分表(单位：g/l)
表6.铁黄产品性能表
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)除铜：向废旧三元锂电池正极/电芯粉料的酸浸液中加入过量的铁粉，通过置换法除去铜；
(2)水浴加热，控制温度在30～40℃，搅拌过程中向除铜后的废旧三元锂电池酸浸液中按铁元素质量的0.5～3％加入絮凝剂，再调节ph至1～2.5，搅拌0.5～2h；
(3)将水浴温度升高至40～70℃，以2～6l/min的通气速率通入空气，再调节ph至3～5，搅拌1～3h；
(4)过滤、洗涤沉淀物，烘干后得到铁黄产品。
2.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，其特征在于，所述置换法的具体步骤为：在55℃搅拌0.5h，过滤，得到除铜后的酸浸液。
3.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、羧甲基纤维素钠中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种废旧三元锂电池回收过程中除铁的方法，其特征在于，调节ph所用的试剂包括氨水、乙二胺、甘氨酸中的一种或几种。
技术总结