一种电池级磷酸锂生产系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212425449 U(45)授权公告日 2021.01.29

(21)申请号 202021045231.1(22)申请日 2020.06.09

(73)专利权人 湖南众德新材料科技有限公司

地址 422000 湖南省邵阳市新邵县酿溪镇

大坪开发区七秀路众德科技园(72)发明人 胡志武　黄湛明　陈敬业　(74)专利代理机构 长沙德恒三权知识产权代理

事务所(普通合伙) 43229

代理人 葛艳(51)Int.Cl.

C01B 25/30(2006.01)H01M 4/58(2010.01)H01M 10/54(2006.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)实用新型名称

一种电池级磷酸锂生产系统

(57)摘要

一种电池级磷酸锂生产系统，包括依次设置的预处理系统、初步除杂系统、二次除杂系统、锂磷比调节系统以及沉淀反应系统，其中：预处理系统包括依次连接的加热装置和粉碎装置；初步除杂系统包括依次连接的酸溶反应釜和第一压滤装置；二次除杂系统包括树脂吸附装置；锂磷比调节系统包括调节反应釜；沉淀反应系统包括依次连接的沉淀反应釜、分离装置和烘干装置；所述粉碎装置连接酸溶反应釜，所述第一压滤装置的出液口连接树脂吸附装置，树脂吸附装置的出液口连接调节反应釜，调节反应釜连接沉淀反应釜，所述分离装置的固形物出料口与烘干装置连接。本实用新型运行能耗低、自动化程度高，适合大批量生产并得到纯度为99.5％以上的电池级磷酸锂。

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权　利　要　求　书

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1.一种电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，包括依次设置的预处理系统、初步除杂系统、二次除杂系统、锂磷比调节系统以及沉淀反应系统，其中：预处理系统包括依次连接的加热装置和粉碎装置；初步除杂系统包括依次连接的酸溶反应釜和第一压滤装置；二次除杂系统包括树脂吸附装置；锂磷比调节系统包括调节反应釜；沉淀反应系统包括依次连接的沉淀反应釜、分离装置和烘干装置；

所述粉碎装置连接所述酸溶反应釜，所述第一压滤装置的出液口连接所述树脂吸附装置，所述树脂吸附装置的出液口连接所述调节反应釜，所述调节反应釜连接所述沉淀反应釜，所述分离装置的固形物出料口与所述烘干装置连接，从所述烘干装置出来的为电池级磷酸锂。

2.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，还包括沉淀剂制备系统，沉淀剂制备系统与沉淀反应系统连接，所述沉淀剂制备系统包括依次连接的沉淀剂溶解釜和第二压滤装置，第二压滤装置的出液口与所述沉淀反应釜连接。

3.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述预处理系统中，所述加热装置为微波炉，所述粉碎装置为冲击磨，冲击磨与所述酸溶反应釜间设置有分离器以及用于去除磁性物质的捕集器。

4.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述初步除杂系统中，所述酸溶反应釜与外部碱液输料管连接，所述第一压滤装置的出渣口连接洗渣装置，洗渣装置包括洗渣反应釜以及第三压滤装置，第三压滤装置的出渣口得到第一废渣，第三压滤装置的出液口通过输液管与所述酸溶反应釜的进料口连通。

5.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述二次除杂系统中，所述树脂吸附装置包括依次设置的第一级吸附装置、第二级吸附装置和第三级吸附装置，所述第一级吸附装置包括填充有亚氨基二乙酸基树脂的树脂罐，第二级吸附装置包括填充有胺聚羟基树脂的树脂罐或填充有强碱性阴离子树脂的树脂罐，第三级吸附装置包括填充有软化树脂的树脂罐。

6.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述沉淀反应系统中，所述分离装置包括第一离心机和第二离心机，第一离心机和第二离心机间设置有洗涤装置，所述第一离心机的固形物出料口与所述洗涤装置连接，所述第二离心机的固形物出料口与所述烘干装置连接。

7.根据权利要求6所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述第一离心机的排液口与第二离心机的排液口均通过管道合并后连接膜浓缩装置，膜浓缩装置连接冷冻反应釜，冷冻反应釜连接冷冻离心机，冷冻离心机出来的为副产品。

8.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述烘干装置为盘式烘干器。

9.根据权利要求1所述的电池级磷酸锂生产系统，其特征在于，所述烘干装置末端还设置有混批机和振动筛。

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说　明　书

一种电池级磷酸锂生产系统

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技术领域

[0001]本实用新型涉及磷酸锂生产设备技术领域，具体为一种电池级磷酸锂生产系统。背景技术

[0002]随着我国新能源汽车的产量和保有量不断攀升，锂离子电池得到广泛的应用，然而锂离子电池寿命有限，广泛的应用必然导致大量的报废，有研究表示，预计到2021年，全球锂离子电池报废量可达到32.2GWh，约50万吨，其中我国累计锂离子电池报废量为15～20万吨，这些报废的电池主要以镍钴锰三元电池为主，目前三元废旧电池的回收工作主要是针对金属镍钴的回收，而三元正极材料中含有大量的粗制磷酸锂因没有得到充分有效的回收而被大量浪费。此外，随着国内盐湖提锂的规模逐渐扩大，盐湖产的粗制磷酸锂数量呈爆发式增长，但是由于盐湖产的粗制磷酸锂中含有较高的钠离子、硼离子和镁离子，因此逐渐增加的粗制磷酸锂缺乏合适的下游用途，无法正常使用到新能源领域中。因此，本实用新型旨在开发一种以三元电池正极材料中的粗制磷酸锂以及盐湖粗制磷酸锂为原料制备电池级磷酸锂的系统，以更好地满足实际需要。实用新型内容

[0003]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种电池级磷酸锂生产系统，以解决上述背景技术中的缺点。

[0004]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：[0005]一种电池级磷酸锂生产系统，包括依次设置的预处理系统、初步除杂系统、二次除杂系统、锂磷比调节系统以及沉淀反应系统，其中：预处理系统包括依次连接的加热装置和粉碎装置；初步除杂系统包括依次连接的酸溶反应釜和第一压滤装置；二次除杂系统包括树脂吸附装置；锂磷比调节系统包括调节反应釜；沉淀反应系统包括依次连接的沉淀反应釜、分离装置和烘干装置；

[0006]所述粉碎装置连接所述酸溶反应釜，所述第一压滤装置的出液口连接所述树脂吸附装置，所述树脂吸附装置的出液口连接所述调节反应釜，所述调节反应釜连接所述沉淀反应釜，所述分离装置的固形物出料口与所述烘干装置连接，从所述烘干装置出来的为电池级磷酸锂。

[0007]本实用新型中，还包括沉淀剂制备系统，沉淀剂制备系统与沉淀反应系统连接，所述沉淀剂制备系统包括依次连接的沉淀剂溶解釜和第二压滤装置，第二压滤装置的出液口与所述沉淀反应釜连接。[0008]本实用新型中，所述预处理系统中，所述加热装置为微波炉，所述粉碎装置为冲击磨，冲击磨与所述酸溶反应釜间设置有分离器以及用于去除磁性物质的捕集器。[0009]本实用新型中，所述初步除杂系统中，所述酸溶反应釜的进料口与外部碱液输料管连接，所述第一压滤装置的出渣口连接洗渣装置，洗渣装置包括洗渣反应釜以及第三压滤装置，第三压滤装置的出渣口得到第一废渣，第三压滤装置的出液口通过输液管与所述

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酸溶反应釜的进料口连通。[0010]本实用新型中，所述二次除杂系统中，所述树脂吸附装置包括依次设置的第一级吸附装置、第二级吸附装置和第三级吸附装置，所述第一级吸附装置包括填充有亚氨基二乙酸基树脂的树脂罐，第二级吸附装置包括填充有胺聚羟基树脂的树脂罐，第三级吸附装置包括填充有软化树脂的树脂罐。[0011]本实用新型中，所述沉淀反应系统中，所述分离装置包括第一离心机和第二离心机，第一离心机和第二离心机间设置有洗涤装置，所述第一离心机的固形物出料口与所述洗涤装置连接，所述第二离心机的固形物出料口与所述烘干装置连接。[0012]本实用新型中，所述第一离心机的排液口与第二离心机的排液口均通过管道合并后连接膜浓缩装置，膜浓缩装置连接冷冻反应釜，冷冻反应釜连接冷冻离心机，冷冻离心机出来的为副产品。

[0013]本实用新型中，所述烘干装置为盘式烘干器。[0014]本实用新型中，所述烘干装置末端还设置有混批机和振动筛。[0015]有益效果：本实用新型所述的电池级磷酸锂生产系统，其以盐湖粗制磷酸锂和三元正极材料回收料产粗制磷酸锂为原料，并以廉价易得的基础化工原料为辅料制备出高纯度的电池级磷酸锂，利用该生产系统制备得到的电池级磷酸锂产品的纯度大于99.7％，且锂元素的一次回收率大于95％，同时生产过程中基本没有废水外排，生活过程中能源消耗相对较少，其自动化程度高，适合工业化生产，具有很高的经济效益和推广价值。附图说明

[0016]图1为本实用新型较佳实施例的示意图。[0017]其中：1、加热装置；2、粉碎装置；3、分离器；4、捕集器；5、超声波振动筛；6、酸溶反应釜；7、第一压滤装置；8、洗渣反应釜；9、第三压滤装置；10、第一级吸附装置；11、第二级吸附装置；12、第二级吸附装置；13、调节反应釜；14、沉淀反应釜；15、第一离心机；16、洗涤装置；17、第二离心机；18、盘式烘干机；19、混批机；20、振动筛；21、膜浓缩装置；22、冷冻反应釜；23、冷冻离心机；24、沉淀剂溶解釜；25、第二压滤装置。具体实施方式

[0018]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

[0019]参见图1所示的一种电池级磷酸锂生产系统的较佳实施例，在本实施例中，该生产系统包括依次设置的预处理系统、初步除杂系统、二次除杂系统、锂磷比调节系统以及沉淀反应系统。

[0020]预处理系统包括依次连接的加热装置1和粉碎装置2，本实施例中，加热装置1为微波炉，粉碎装置2为冲击磨，本实施例中，冲击磨为机械式冲击磨，机械式冲击磨与初步除杂系统中的酸溶反应釜6间设置有分离器3以及用于去除磁性物质的捕集器4，其中分离器3为旋风分离器，且捕集器4的末端还设置有超声波振动筛5，用于筛选粒径为150～200目以下的物料以进入下部工序。

[0021]初步除杂系统包括依次连接的酸溶反应釜6和第一压滤装置7，其中筛选后的物料

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进入酸溶反应釜6，酸溶反应釜6的进料口与外部碱液输料管连接，用以将物料酸溶后利用碱液将溶液pH值调节至4～7，从而进行初步除杂，第一压滤装置7的出渣口连接洗渣装置，洗渣装置包括洗渣反应釜8以及第三压滤装置9，第三压滤装置9的出渣口得到第一废渣，第一废渣输料管输送至相应的储料箱；第三压滤装置9的出液口通过输液管与酸溶反应釜6的进料口连通，循环进入酸溶反应釜6内进行酸溶和碱液调节除杂。

[0022]第一压滤装置7的出液口连接二次除杂系统中的树脂吸附装置，树脂吸附装置包括依次设置的第一级吸附装置10、第二级吸附装置11和第三级吸附装置12，其中第一级吸附装置10包括填充有亚氨基二乙酸基树脂的树脂罐，用以交换滤液中的镍、钴、锰、铅、铜等二价金属离子，第二级吸附装置包括填充有胺聚羟基树脂的树脂罐或填充有强碱性阴离子树脂的树脂罐，当原料为盐湖产的粗磷酸锂时，采用胺聚羟基树脂交换滤液中的硼，当原料为三元正极材料时，采用强碱性阴离子树脂交换滤液中的氟离子；第三级吸附装置包括填充有软化树脂的树脂罐，用以交换滤液中的钙、镁离子。

[0023]通过二次除杂系统处理的料液进入锂磷比调节系统，锂磷比调节系统包括调节反应釜13，调节反应釜13中通过加入磷酸得到锂磷比为n(Li):n(P)＝2.95～3.05:1的磷酸锂混合液，磷酸锂混合液进入沉淀反应系统。

[0024]沉淀反应系统包括依次连接的沉淀反应釜14、分离装置和烘干装置，其中分离装置包括第一离心机15和第二离心机16，第一离心机15和第二离心机17间设置有洗涤装置16，洗涤装置16用水对第一分离机15分离出来的固形物进行洗涤,第一离心机15的固形物出料口与洗涤装置16连接，第二离心机17的固形物出料口与烘干装置连接，烘干装置为盘式烘干机18，盘式烘干机18末端还设置有混批机19和振动筛20，从而对烘干后的电池级磷酸锂进行进一步处理后得到可包装的产品。

[0025]第一离心机15的排液口与第二离心机17的排液口均通过管道合并后连接膜浓缩装置21，膜浓缩装置21连接冷冻反应釜22，冷冻反应釜22连接冷冻离心机23，冷冻离心机23出来的为副产品，副产品为硫酸铵、氯化铵、硫酸钠、氯化钠、硫酸钾、氯化钾晶体中的一种，副产品离心干燥后可直接外售。

[0026]本生产系统还包括沉淀剂制备系统，沉淀剂制备系统与沉淀反应系统连接，如图1所示，沉淀剂制备系统包括依次连接的沉淀剂溶解釜24和第二压滤装置25，第二压滤装置25的出液口与沉淀反应釜14连接，用以将溶解并通过絮凝沉淀处理的高纯度的沉淀剂加入沉淀反应釜14内进行沉淀反应。

[0027]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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说　明　书　附　图

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图1

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