：本发明涉及固体废弃物资源化无害回收，具体涉及一种废旧磷酸铁锂正极粉高能冲击瞬时提锂的方法。
背景技术
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背景技术：
1、废旧磷酸铁锂正极粉常采取的回收方法有强酸强碱体系、高温固相火法冶金/固相直接修复和电化学方法实现锂从晶格结构从脱嵌或添加锂源补锂，以实现能源战略金属锂的提取和磷酸铁锂电池修复再生，但同时这些技术具有能耗大、时间长、工艺复杂、二次危废排放量大等明显缺陷。公开号cn 114927788 a公布了一种机械法无酸高选择性从磷酸铁锂正极材料中回收锂的方法，将磷酸铁锂正极材料通过将氧化性的共磨剂和助磨剂三者混合研磨，得到纯度较高的富锂浸出液以及铁基浸出渣，该方法的反应步骤需要高浓度的助磨剂和冗长的反应时间才可将铁的回收率达到98％左右，但共磨剂质量需求较高并含有有毒元素硫。专利zl 202010080464.3公布了一种废旧磷酸铁锂电池和含锂铝电解质综合回收方法，需要3小时的球磨时间和强酸h2so4得到富锂的硫酸钠锂溶液。现有方法需要额外的脱硫步骤，反应废水含硫等导致浸出得到的产品难以实现工业化大规模生产，冗长的回收工艺加大了对车间工人的健康和设备安全稳定性的威胁，极大降低了锂电回收企业的经济效益。基于上述分析，能否实现废旧磷酸铁锂正极粉回收过程减负和副产物循环利用，具有重要现实意义。
2、因此，有必要改变传统回收体系高耗能低效率的缺陷，优化传统机械力化学活化回收磷酸铁锂策略，开发一种高效益、清洁绿色的回收体系解决现阶段回收体系存在的缺陷，对社会发展和企业增效具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
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技术实现要素：
1、为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种废旧磷酸铁锂正极粉高能冲击瞬时提锂的方法，基于废旧磷酸铁锂正极粉回收工艺时间长、回收链大量排放含碳、磷、硫等有毒副产物排放的缺陷，耦合机械力化学活化的清洁反应特性，本发明提出并实现了在绿色温和的反应条件下瞬时实现锂从橄榄石晶体结构中脱嵌，并被反应副产物富碳蒸气选择性解络沉淀，同时脱锂络合液可重新在体系中循环再利用。该方法不仅解决了现有反应技术路线冗长的固有难题，也实现了含盐反应副产物的闭环再利用的效果。
2、本发明的目的是提供一种活化浸提一体化反应装置，包括夹持臂、定磨环、滚动转珠、动磨环、研磨齿、减压滤头、活化浸提一体化反应釜盖、活化浸提一体化反应釜、基座和电机；
3、所述基座上端固定设置电机，电机连接有夹持臂，夹持臂连接活化浸提一体化反应釜，所述活化浸提一体化反应釜中心圆柱凹槽固定有定磨环，定磨环和动磨环同轴设置，定磨环和动磨环之间均匀设置有若干个滚动转珠，滚动转珠顶着定磨环内壁与动磨环外壁，所述动磨环内壁均匀设置有若干个研磨齿，减压滤头与动磨环内部腔体相通，活化浸提一体化反应釜顶端设置有活化浸提一体化反应釜盖；所述电机启动带动夹持臂振荡，所述夹持臂与封闭的活化浸提一体化反应釜紧固连接，再带动活化浸提一体化反应釜振荡，所述夹持臂、活化浸提一体化反应釜、活化浸提一体化反应釜盖的振荡频率与电机设定的振荡频率相同。
4、优选地，所述的研磨齿与动磨环的夹角为113°，研磨齿与动磨环之间的尺寸比例h1：h2：h3：h4为2.4：1：1.7：3.3。
5、一种废旧磷酸铁锂正极粉高能冲击瞬时提锂的方法，包括如下步骤：
6、(1)贫氧碳质转化：将废旧磷酸铁锂正极粉放入反应容器进行贫氧碳质转化，得到脱碳电极粉体和富碳蒸气；
7、(2)高能冲击瞬时浸提：将步骤(1)贫氧碳质转化后得到的脱碳电极粉体放入活化浸提一体化反应装置，再加入乙二胺四乙酸二钠、双氧水和去离子水进行反应，使用活化浸提一体化反应釜盖封闭活化浸提一体化反应釜，调节夹持臂与活化浸提一体化反应釜连接，启动电机调节振荡频率带动夹持臂，夹持臂将振荡频率传递给活化浸提一体化反应釜进行反应，反应完成后，关闭电机，活化浸提一体化反应釜内的振荡球和物料受到残余动量，带动动磨环和滚动转珠继续转动完成浸出，打开减压滤头出口收集得到氢气和固液混合物，氢气返水煤气生产工序，固液混合物过滤后得到富锂浸出液和富铁渣，富铁渣返磷酸铁锂正极粉生产工序；
8、(3)碳热解络沉锂：将步骤(1)得到的富碳蒸气通入步骤(2)得到的富锂浸出液，进行碳热解络沉锂，过滤后得到脱锂络合液和锂基前驱体，将收集的脱锂络合液在步骤(2)重复使用，锂基前驱体则返磷酸铁锂正极粉生产工序。
9、本发明提出的活化浸提一体化反应釜是基于机械力化学活化原理，采用edem-ansys构建一种能同时满足高能振荡冲击活化和旋转浸提的活化浸提一体化反应釜3d仿真模型，根据仿真模型能量求解结果设计制造活化浸提一体化反应釜，反应釜实物的材料为高纯碳化钨，振荡球的材料为高纯氧化锆。
10、优选地，步骤(1)所述的废旧磷酸铁锂正极粉为梯次利用后的废旧磷酸铁锂储能电池和/或变形漏液的废旧磷酸铁锂电池在拆解分选后的材料。
11、优选地，步骤(1)所述的贫氧碳质转化环境氧气浓度为2％～12％，煅烧升温速率为3～18℃/min，煅烧温度为600℃～700℃，煅烧终点为气相色谱无法检测到含碳气体为准。
12、进一步优选，步骤(1)所述的贫氧碳质转化环境氧气浓度为6％～10％，煅烧升温速率为9～15℃/min，煅烧温度为650℃。
13、优选地，步骤(2)所述的活化浸提一体化反应釜振荡频率为20～35hz，乙二胺四乙酸二钠与脱碳电极粉体的物料质量比为1：1～1：6，振荡球粒径为0.5～3.5mm，振荡时间为2～12min，双氧水与脱碳电极粉体的液固比为5：1～15：1，双氧水与去离子水的体积比为1：1～1：3.5。
14、进一步优选，步骤(2)所述的活化浸提一体化反应釜振荡频率为26～32hz，乙二胺四乙酸二钠与脱碳电极粉体的物料质量比为1：3～1：5，振荡球粒径为2～3mm，振荡时间为6～10min，双氧水与去离子水的体积比为2：3～3：7。就本发明提出的活化浸提一体化反应釜，如果去离子水体积与双氧水总体积保持30ml，双氧水体积为9～12ml。
15、优选地，步骤(3)所述的富碳蒸气流量为5～20ml/min，富碳蒸气温度为30℃～55℃，机械搅拌转速为300～450rpm。
16、进一步优选，步骤(3)所述的富碳蒸气流量为11～17ml/min，富碳蒸气温度为40℃～50℃，机械搅拌转速为360～420rpm。
17、本发明与现有技术相比，具有如下优点：
18、1、本发明使用数值模拟方法改变传统机械力化学法回收磷酸铁锂策略，极大程度上缩减了活化浸出所需时间，采用高能振荡冲击活化和旋转浸提的活化浸提一体化瞬时回收锂元素的新方法。回收全过程不涉及酸性试剂，避免传统方法采用盐酸、硫酸体系添加双氧水、高价态氯盐、高压氧气等固-液、固-液-气的氧化反应。除原材料外，本发明采用环境属性友好的有机络合剂辅助高能振荡冲击活化晶胞瞬时脱锂，然后利用振荡惯性强化旋转浸提锂元素。
19、2、富锂浸出液被贫氧碳质转化排出的富碳蒸气碳热解络沉锂，锂元素被定向沉淀为磷酸铁锂电池前驱体，脱锂络合液可循环至高能冲击瞬时浸提过程重复利用，实现回收全流程产物无废弃物排放，具有提锂时间短、工艺全流程绿色、无毒、可控性强的显著优势，利于工业应用和操作工人健康，大规模应用可显著提高经济效益。
20、3、本发明以废旧磷酸铁锂正极粉瞬时回收锂的浸出率在97％以上，铁的浸出率在5％以下，全流程不引入其他杂质元素，实现了锂的瞬时提取和铁的高质定向富集，降低含盐废水排放，减少回收设备腐蚀损坏维修的成本。
21、因此，本发明提出的技术方案是一种废旧磷酸铁锂正极粉高能冲击瞬时提锂的方法，特别适合废旧磷酸铁锂电池正粉工业化回收提高效益及避免危废排放。
1.一种活化浸提一体化反应装置，其特征在于，包括夹持臂(1)、定磨环(2)、滚动转珠(3)、动磨环(4)、研磨齿(5)、减压滤头(6)、活化浸提一体化反应釜盖(7)、活化浸提一体化反应釜(8)、基座(9)和电机(10)；
2.根据权利要求1所述的活化浸提一体化反应装置，其特征在于，所述的研磨齿(6)与动磨环(5)的夹角为113°，研磨齿(6)与动磨环(5)之间的尺寸比例h1：h2：h3：h4为2.4：1：1.7：3.3。
3.一种废旧磷酸铁锂正极粉高能冲击瞬时提锂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的废旧磷酸铁锂正极粉为梯次利用后的废旧磷酸铁锂储能电池和/或变形漏液的废旧磷酸铁锂电池在拆解分选后的材料。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的贫氧碳质转化环境氧气浓度为2％～12％，煅烧升温速率为3～18℃/min，煅烧温度为600℃～700℃，煅烧终点为气相色谱无法检测到含碳气体为准。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的贫氧碳质转化环境氧气浓度为6％～10％，煅烧升温速率为9～15℃/min，煅烧温度为650℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的活化浸提一体化反应釜振荡频率为20～35hz，乙二胺四乙酸二钠与脱碳电极粉体的物料质量比为1：1～1：6，振荡球粒径为0.5～3.5mm，振荡时间为2～12min，双氧水与脱碳电极粉体的液固比为5：1～15：1，双氧水与去离子水的体积比为1：1～1：3.5。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述的活化浸提一体化反应釜振荡频率为26～32hz，乙二胺四乙酸二钠与脱碳电极粉体的物料质量比为1：3～1：5，振荡球粒径为2～3mm，振荡时间为6～10min，去离子水体积与双氧水总体积保持30ml，双氧水体积为9～12ml。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的富碳蒸气流量为5～20ml/min，富碳蒸气温度为30℃～55℃，机械搅拌转速为300～450rpm。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的富碳蒸气流量为11～17ml/min，富碳蒸气温度为40℃～50℃，机械搅拌转速为360～420rpm。
