Question

【題目】隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)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(zhì)，著火點(diǎn)大于750℃)導(dǎo)電劑和有機(jī)粘結(jié)劑PVDF(一種高分子有機(jī)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(jié)的主要目的是________。

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

(3)若在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)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(guān)系如下表，為使濾液2中Fe、Li分離，溶液的pH應(yīng)調(diào)節(jié)為________。

溶液pH與Fe、Li沉淀率關(guān)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?yàn)V液3中加入，將溫度升至90℃是為了提高沉淀反應(yīng)速率和________。

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分 除去有機(jī)粘結(jié)劑 燒杯 漏斗 玻璃棒 將Fe(Ⅱ)轉(zhuǎn)化為Fe(Ⅲ)，使溶解 乙炔黑 8 減小的溶解量，提高產(chǎn)率

【解析】

根據(jù)流程可知，廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料經(jīng)粉碎后，經(jīng)過燒結(jié)除去有機(jī)粘結(jié)劑，加NaOH將混合物中的Al浸出，濾液1主要是偏鋁酸根，調(diào)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(diào)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(yīng)速率，使反應(yīng)更充分；絕大部分有機(jī)物都易燃，故燒結(jié)是為了除去有機(jī)粘結(jié)劑；

（2）堿溶發(fā)生的非氧化還原反應(yīng)是氧化鋁與氫氧化鈉的反應(yīng)，對應(yīng)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(jié)步驟溫度為350℃，乙炔黑著火點(diǎn)大于750C，故不會反應(yīng)，會進(jìn)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(yīng)該調(diào)節(jié)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(yīng)速率和減小Li2CO3的溶解度，提高產(chǎn)率；