Question

随着新能源汽车产业的快速发展，带来大量的废旧电池，一种以废旧磷酸铁锂电池正极为原料回收铝、铁和锂元素的工艺流程如下：

已知：①易溶于硫酸中。

②磷酸铁锂电池正极材料：磷酸铁锂，乙炔黑(主要成分碳单质，着火点大于750℃)导电剂和有机粘结剂PVDF(一种高分子有机物)，均匀混合后涂覆于铝箔上。

回答下列问题：

(1)破碎的作用是________，烧结的主要目的是________。

(2)碱溶发生的非氧化还原反应的离子方程式是________________。

(3)若在实验室中进行操作1、2、3，需要用到的玻璃仪器有________。

(4)滤渣1酸浸的目的是________。

(5)滤渣2主要成分是________。

(6)pH与Fe、Li沉淀率关系如下表，为使滤液2中Fe、Li分离，溶液的pH应调节为________。

溶液pH与Fe、Li沉淀率关系

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)碳酸锂的溶解度随温度变化如下图所示。向滤液3中加入，将温度升至90℃是为了提高沉淀反应速率和________。

Answer

增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 除去有机粘结剂 烧杯 漏斗 玻璃棒 将Fe(Ⅱ)转化为Fe(Ⅲ)，使溶解 乙炔黑 8 减小的溶解量，提高产率

【解析】

根据流程可知，废旧磷酸铁锂电池正极材料经粉碎后，经过烧结除去有机粘结剂，加NaOH将混合物中的Al浸出，滤液1主要是偏铝酸根，调pH后可析出Al(OH)3；滤渣1酸浸，可将混合物中的Fe浸出到溶液中，加H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，过滤后滤渣主要为乙炔黑，滤液中含有Fe3+和Li+，调pH后使Fe3+沉淀，再用Na2CO3将Li+沉淀。

（1）将材料粉碎可以增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；绝大部分有机物都易燃，故烧结是为了除去有机粘结剂；

（2）碱溶发生的非氧化还原反应是氧化铝与氢氧化钠的反应，对应的离子方程式为：；

（3）操作1、2、3为过滤，需要用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒；

（4）由于FePO4易溶于硫酸中，滤渣1酸浸的目的是使FePO4溶解，另外H2O2是氧化剂，可将溶液中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；

（5）开始烧结步骤温度为350℃，乙炔黑着火点大于750C，故不会反应，会进入下面的流程，在操作2的过滤步骤被过滤出来，所以滤渣2的主要成分是乙炔黑；

（6）由表中可知，滤液2要将Fe沉淀，同时与Li分离，则Fe沉淀率要高，Li沉淀率低，则pH应该调节为8；

（7）由图中可知，Li2CO3的溶解度随温度的升高而降低，将温度升高至90℃是为了提高沉淀反应速率和减小Li2CO3的溶解度，提高产率；