碱性加压浸出法高效回收废旧LiFePO4正极材料中的锂资源

本文创新性地提出NaOH-Ca(OH)2协同碱性加压浸出工艺，实现废旧磷酸铁锂(LFP)电池中97.88%锂的选择性提取，同时将铁、磷浸出率控制在0.3%以下。该技术通过分步反应机制（LiFePO4→Li3PO4/Fe(OH)2→Ca5(PO4)3(OH)/Fe3O4）实现锂的高效富集，结合HBL121溶剂萃取制备高纯Li2CO3，残渣可资源化制备FePO4，为LFP电池闭环回收提供节能可放大的新范式。

　　

亮点

本研究创新性地将高压反应系统与NaOH浸出工艺结合，利用Ca(OH)₂作为磷组分抑制剂，成功实现锂的选择性高效提取。浸出残渣转化为羟基磷灰石(Ca₅(PO₄)₃(OH))、氢氧化亚铁(Fe(OH)₂)和四氧化三铁(Fe₃O₄)，通过系统热力学和动力学分析揭示了反应机理。

结果与讨论

在高温高压强碱条件下，碱性加压浸出过程破坏LiFePO₄的橄榄石晶格，使Li⁺进入液相。碱性环境抑制Fe、Cu等杂质元素浸出，而添加的Ca将P固定在固相残渣中。这种协同机制实现了锂的选择性提取。为指导工业化应用，本研究系统考察了关键工艺参数。

结论

开发的NaOH-Ca(OH)₂碱性加压浸出工艺，在最优条件（7 mol/L NaOH、1.5倍理论量Ca(OH)₂、250℃、2小时）下，P、Fe、Li浸出率分别达0.3%、0.02%和97.88%。含2.2 g/L Li的浸出液可通过HBL121萃取剂富集锂，直接制备高纯Li₂CO₃；富含Ca₅(PO₄)₃(OH)、Fe₃O₄和Fe(OH)₂的残渣可作为FePO₄生产原料，实现全组分利用。