Question

【題目】隨著新能源汽車產業的快速發展，帶來大量的廢舊電池，一種以廢舊磷酸鐵鋰電池正極為原料回收鋁、鐵和鋰元素的工藝流程如下：

已知：①易溶于硫酸中。

②磷酸鐵鋰電池正極材料：磷酸鐵鋰，乙炔黑(主要成分碳單質，著火點大于750℃)導電劑和有機粘結劑PVDF(一種高分子有機物)，均勻混合后涂覆于鋁箔上。

回答下列問題：

(1)破碎的作用是________，燒結的主要目的是________。

(2)堿溶發生的非氧化還原反應的離子方程式是________________。

(3)若在實驗室中進行操作1、2、3，需要用到的玻璃儀器有________。

(4)濾渣1酸浸的目的是________。

(5)濾渣2主要成分是________。

(6)pH與Fe、Li沉淀率關系如下表，為使濾液2中Fe、Li分離，溶液的pH應調節為________。

溶液pH與Fe、Li沉淀率關系

pH	3.5	5	6.5	8	10	12
Fe沉淀率	66.5	79.2	88.5	97.2	97.4	98.1
Li沉淀率	0.9	1.3	1.9	2.4	4.5	8.0

(7)碳酸鋰的溶解度隨溫度變化如下圖所示。向濾液3中加入，將溫度升至90℃是為了提高沉淀反應速率和________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分 除去有機粘結劑 燒杯 漏斗 玻璃棒 將Fe(Ⅱ)轉化為Fe(Ⅲ)，使溶解 乙炔黑 8 減小的溶解量，提高產率

【解析】

根據流程可知，廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料經粉碎后，經過燒結除去有機粘結劑，加NaOH將混合物中的Al浸出，濾液1主要是偏鋁酸根，調pH后可析出Al(OH)3；濾渣1酸浸，可將混合物中的Fe浸出到溶液中，加H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，過濾后濾渣主要為乙炔黑，濾液中含有Fe3+和Li+，調pH后使Fe3+沉淀，再用Na2CO3將Li+沉淀。

（1）將材料粉碎可以增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分；絕大部分有機物都易燃，故燒結是為了除去有機粘結劑；

（2）堿溶發生的非氧化還原反應是氧化鋁與氫氧化鈉的反應，對應的離子方程式為：；

（3）操作1、2、3為過濾，需要用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；

（4）由于FePO4易溶于硫酸中，濾渣1酸浸的目的是使FePO4溶解，另外H2O2是氧化劑，可將溶液中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+；

（5）開始燒結步驟溫度為350℃，乙炔黑著火點大于750C，故不會反應，會進入下面的流程，在操作2的過濾步驟被過濾出來，所以濾渣2的主要成分是乙炔黑；

（6）由表中可知，濾液2要將Fe沉淀，同時與Li分離，則Fe沉淀率要高，Li沉淀率低，則pH應該調節為8；

（7）由圖中可知，Li2CO3的溶解度隨溫度的升高而降低，將溫度升高至90℃是為了提高沉淀反應速率和減小Li2CO3的溶解度，提高產率；