本发明涉及磷酸铁渣回收，具体涉及一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法。
背景技术：
1、磷酸铁锂电池作为新型锂离子电池的一种，具有高能量密度、长寿命和较高的安全性，因此在电动汽车和储能领域得到广泛应用。随着电动汽车和储能市场的蓬勃发展，磷酸铁锂电池的需求量不断增加，相应的报废数量也在逐年增加。各国针对废旧电池的回收管理法规日益完善，社会对环境保护和资源可持续利用的要求日益提高，因此对于磷酸铁锂电池的回收利用将是未来电池回收领域的热点，对磷酸铁渣中的磷酸铁进行资源化处理也是大势所趋。
2、现有技术中，对磷酸铁渣的处理方法大多为粉碎后酸浸，其中使用盐酸和硝酸会因为挥发性腐蚀仪器，使用更优磷酸和硫酸方案也缺少对磷酸和硫酸的有效回收，硫酸废液和磷酸废液的处理有待进一步优化；对磷酸铁渣的回收大多停留在硫酸铁上，对于其他铜、锌等金属元素的回收利用缺乏更深入研究；回收过程中使用的沉淀剂对磷酸铁的选择性有待提升，磷酸铁的纯度有待进一步提高。
3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，用于解决现有技术中磷酸铁渣再生回收磷酸铁的资源化再生程度与回收磷酸铁的纯度有待进一步提高的技术问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，包括以下步骤：
4、s1、将磷酸铁渣加入到粉碎机中粉碎，得到磷酸铁渣粉末；
5、s2、对磷酸铁渣粉末再加工，得到前处理溶液和副产物氢气；
6、s3、前处理溶液经过萃取提纯，得到电池级磷酸铁和废液；
7、s4、对废液进行再回收处理，制备硫酸钙和磷肥。
8、进一步的，步骤s2中，所述再加工包括以下步骤：
9、a1、将磷酸铁渣粉末、硫酸和磷酸混合加入搅拌釜中，设置温度30-50℃，搅拌1-2h，得到反应液；
10、a2、将反应液放入反应釜，加入过量铁粉，反应2-3h，收集副产物氢气，抽滤得到铁铜混合物和滤液一，使用磁选法去除铁粉，得到铜金属；
11、a3、将滤液一通过氢氧化铝树脂和磷酸酯功能化树脂3-5次得到前处理溶液、铝离子溶液和锌离子溶液。
12、进一步的，步骤a1中，磷酸铁渣粉末、硫酸和磷酸的重量比为1：10：5，硫酸的质量分数为50-70％，磷酸的质量分数为20-40％。
13、反应原理：
14、2fe+6h+→2fe3++3h2
15、2fe+3cu2+→2fe3++3cu
16、氢氧化铝树脂通过将氢氧化铝固定在交联的高分子基质上而制备得到，表面的羟基(-oh)基团能够与铝离子形成稳定的配位键，可以有效去除水溶液中的铝离子；磷酸酯功能化树脂含有磷酸酯基团，磷酸酯基团与锌离子形成强配位键，能够有效地选择性吸附锌离子，使其具有极高的选择性。
17、进一步的，步骤s3中，所述萃取提纯包括以下步骤：
18、b1、在前处理液中加入萃取剂得到混合液；
19、b2、将混合液加入到反应釜搅拌，设置温度为30-40℃，时间1-2h；
20、b3、分别收集有机层与水层，有机层加入氢氧化钠溶液，调节ph＝8-9，使磷酸铁沉淀，抽滤，得到滤饼与滤液，滤饼洗涤后煅烧得到电池级磷酸铁，滤液与水层混合，得到废液。
21、进一步的，步骤b1中，萃取剂组成为1-甲基-3-丙基咪唑溶液和磷酸钠溶液按体积比1:1混合，其中，1-甲基-3-丙基咪唑溶液摩尔浓度为0.1mol/l，磷酸钠溶液摩尔浓度为0.05mol/l；步骤b3中，洗涤磷酸铁所用试剂为氯仿，煅烧处理包括：将磷酸铁转移到温度为400-500℃的马弗炉中，煅烧3-4h，降温至室温，得到电池级磷酸铁。
22、反应原理：
23、在萃取过程中，咪唑离子和磷酸根离子通过配位作用将铁离子从水相中萃取到有机相中，形成稳定的络合物或配合物，这种配合物在有机相中相对稳定，使得铁离子可以从水相中有效地分离和富集。
24、进一步的，步骤s4中，所述再回收处理包括以下步骤：
25、c1、废液中加入磷酸调节溶液ph＝3-5，加入过量氯化钙粉末，反应1-2h，抽滤得到硫酸钙沉淀和磷酸钙混合液，硫酸钙粉末干燥后得到硫酸钙成品；
26、c2、磷酸钙混合液加入氢氧化钠溶液调节磷酸钙混合液ph＝7-8，抽滤得到磷酸钙沉淀，干燥后得到磷酸钙粉末；
27、c3、将反应得到的磷酸钙粉末干燥后，进行再处理，得到磷肥。
28、进一步的，步骤c1中，磷酸的质量分数为20％，干燥条件为真空干燥，温度为80℃，干燥至磷酸钙恒重；步骤c2中，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为3mol/l；步骤c3中，干燥条件为真空干燥，温度为80℃，干燥至磷酸钙恒重。
29、反应原理：
30、硫酸钙在中性条件下均为难溶固体，磷酸钙在酸性条件下溶解度会大大提高，通过调节ph可以使硫酸钙和磷酸钙得到分离。
31、进一步的，步骤c3中，所述再处理包括以下步骤：
32、d1、磷酸钙粉末和氨水混合后加入到反应釜中，反应1-2h，抽滤得到磷酸铵和氢氧化钙沉淀；
33、d2、将磷酸铵和氢氧化钙沉淀加入到冷水中，抽滤得到氢氧化钙沉淀和磷酸铵溶液；
34、d3、加热磷酸铵溶液蒸干水分，得到纯净磷酸铵；
35、d4、将磷酸铵煅烧热解得到聚磷酸铵。
36、进一步的，步骤d1中，磷酸钙粉末和氨水的重量比为1:10，氨水的质量分数为10％；步骤d2中，磷酸铵沉淀和氢氧化钙沉淀的总重量和水的重量比为1：10，冷水温度为10℃；步骤d3中，蒸发结晶的温度为45℃；步骤d4中，纯净磷酸铵转移到管式加热炉之后，通入氮气保护，管式加热炉以10℃/min的速率升温至300-400℃，保温6-8h，停止加热，管式加热炉以2℃/min的速率降温至室温，得到聚磷酸铵。
37、本发明具备下述有益效果：
38、1、本发明的电池级磷酸铁资源化提取过程中，磷酸铁渣为原料，通过对其进行粉碎，将磷酸铁渣中的块状物粉碎，制备成磷酸铁渣粉，提高磷酸铁渣的比表面积；通过硫酸和磷酸对磷酸铁渣进行处理，将磷酸铁渣中的锌、铝等金属元素溶解在酸中，不仅会使磷酸铁渣得到充分溶解，还会提供磷酸根离子与后续反应物反应提升产率；在酸处理过后加入过量铁粉不仅可以置换溶液中的金属铜，还可以中和酸性，得到副产物氢气，同时也提供了铁离子，达到提升产量的作用；使用对铝和锌分别具有强选择性的氢氧化铝树脂和磷酸酯功能化树脂吸附，可以得到高纯度的铝离子溶液和锌离子溶液，可以根据需要对金属元素进行回收利用；使用1-甲基-3-丙基咪唑溶液和磷酸钠溶液的混合溶液对磷酸铁溶液进行萃取，其中咪唑离子和磷酸根离子通过配位作用将铁离子从水相中萃取到有机相中，形成稳定的络合物或配合物，使用磷酸钠提供过量的磷酸离子也有利于铁离子的进一步络合，提升电池级磷酸铁的产量。
39、2、本发明的电池级磷酸铁资源化提取过程中，利用磷酸钙和硫酸钙在酸性条件下溶解度的不同，调节废液ph后加入氯化钙，反应沉淀后得到硫酸钙沉淀和磷酸钙溶液，通过干燥得到副产物硫酸钙；利用磷酸钙不溶于氨水的特性，加入氨水调节ph后反应生成磷肥的主要成分之一磷酸铵沉淀和氢氧化钙，利用氢氧化钙不溶于水的特性，使用冷水浸泡，抽滤得到纯净的磷酸铵溶液，蒸发结晶得到纯净的磷酸铵晶体，该过程充分回收了废液中的硫酸根和磷酸根，得到了副产物硫酸钙和磷酸铵，达到了资源化提取的目的。
40、3、本发明的电池级磷酸铁资源化提取过程中，使用的除杂方式和提取方式的准确性强，可以得到纯净的副产物，达到了资源化提取的目的，其中对废液的处理可以避免废液直接排放到水体或土壤中，减少对生态系统的损害，保护环境和生物多样性；大大减少了工业生产对环境的污染，创造经济效益；回收废料中的有价值物质可以带来额外收入，同时降低处理和处置成本。
1.一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤s2中，所述再加工包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤a1中，磷酸铁渣粉末、硫酸和磷酸的重量比为1：10：5，硫酸的质量分数为50-70％，磷酸的质量分数为20-40％。
4.根据权利要求1所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤s3中，所述萃取提纯包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤b1中，萃取剂组成为1-甲基-3-丙基咪唑溶液和磷酸钠溶液按体积比1:1混合，其中，1-甲基-3-丙基咪唑溶液摩尔浓度为0.1mol/l，磷酸钠溶液摩尔浓度为0.05mol/l；步骤b3中，氢氧化钠溶液的摩尔质量为3mol/l，洗涤磷酸铁所用试剂为氯仿，煅烧处理包括：将磷酸铁转移到温度为400-500℃的马弗炉中，煅烧3-4h，降温至室温，得到电池级磷酸铁。
6.根据权利要求1所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤s4中，所述再回收处理包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤c1中，磷酸的质量分数为20％，干燥条件为真空干燥，温度为80℃，干燥至磷酸钙恒重；步骤c2中，氢氧化钠溶液的摩尔浓度为3mol/l；步骤c3中，干燥条件为真空干燥，温度为80℃，干燥至磷酸钙恒重。
8.根据权利要求6所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤c3中，所述再处理包括以下步骤：
9.根据权利要求7所述的一种从磷酸铁渣中提取电池级磷酸铁的资源化提取方法，其特征在于，步骤d1中，磷酸钙粉末和氨水的重量比为1:10，氨水的质量分数为10％；步骤d2中，磷酸铵沉淀和氢氧化钙沉淀的总重量和水的重量比为1：10，冷水温度为10℃；步骤d3中，步骤d3中，蒸发结晶的温度为45℃；步骤d4中，纯净磷酸铵转移到管式加热炉之后，通入氮气保护，管式加热炉以10℃/min的速率升温至300-400℃，保温6-8h，停止加热，管式加热炉以2℃/min的速率降温至室温，得到聚磷酸铵。
