权利要求
1.一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧
锂电池
负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将负极黑粉与浓硫酸混合，在50℃~100℃下搅拌3~5h;
步骤2，过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在50℃~100℃加热10h~15h以上得到酸浸石墨;
步骤3，将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h;
步骤4，将得到的混合物在氮气流下700℃~780℃加热10h~15h后得到热处理固体物;
步骤5，待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在50℃~100℃烘箱里加热10h~15h以上得到再生石墨;
步骤6，盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为
氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
2.如权利要求1所述过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法，其特征在于，所述硫酸的酸浸主要除去
铜、
铝、铁、锂等单质元素。
3.如权利要求1所述过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法，其特征在于，所述过渡金属盐硫化亚铁促进石墨晶体结构的重构。
4.如权利要求1所述过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法，其特征在于，所述盐酸清洗以除去氯化亚铁、硫化亚铁等化合物，加热以除去水分与多余盐酸。
5.一种实施如权利要求1-4任意一项所述过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法的过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的系统，其特征在于，所述过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的系统包括：
混合模块，用于将负极黑粉与浓硫酸混合，在50℃~100℃下搅拌3~5h;
调节模块，用于过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在50℃~100℃加热10h~15h以上得到酸浸石墨;
搅拌模块，用于将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h;
加热模块，用于将得到的混合物在氮气流下700℃~780℃加热10h~15h后得到热处理固体物;
清洗模块，用于待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在50℃~100℃烘箱里加热10h~15h以上得到再生石墨;
热处理模块，用于盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
6.一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：将废旧锂电池负极黑粉与浓硫酸混合，在50℃~100℃条件下搅拌3~5小时，溶解金属杂质;
S102：过滤后对浸出固体加入去离子水调节至中性，并在50℃~100℃下加热12小时以上，得到酸浸石墨;
S103：将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合制备硫化亚铁溶液，以1:0.1~0.5的质量比滴加至酸浸石墨中，并搅拌1~3小时;
S104：将得到的混合物在氮气气氛中以700℃~780℃加热12小时，得到热处理固体物;
S105：待热处理固体物冷却后，用盐酸清洗，所得滤渣用去离子水调至中性后在50℃~100℃下干燥12小时以上，得到再生石墨;
S106：盐酸清洗后所得滤液通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或作为氯化铁溶液循环参与后续废旧石墨的热处理过程。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S101中所述浓硫酸的质量分数为95%~98%，搅拌时间为4小时。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S103中硫化亚铁溶液的制备通过将硫化亚铁粉末与乙醇以1:10的质量比混合制得，搅拌时间为2小时。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S106中盐酸清洗后的滤液通过加入硫酸亚铁溶液作为还原剂沉淀出铁单质，其中铁单质的回收率达到80%以上。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于
电池材料技术领域，尤其涉及一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法及系统。
背景技术
[0002]相近的对酸浸石墨热处理的实验方案中，要点主要在于研究人员往往采用一种过渡金属盐以辅助废旧石墨的晶体结构再恢复。如：有研究人员通过混合酸浸石墨与氯化铁，再结合葡萄糖的作用，从而将热处理温度降低至800℃并使石墨结构得到一定恢复;还有研究人员通过硝酸
钴将热处理温度降低至900℃，并且使得热处理后的石墨恢复至不错的晶体结构。加入过渡金属盐，通过过渡金属离子的氧化还原趋势使石墨中的碳原子保持活性，从而降低恢复晶体结构所需的温度。
[0003]锂负极材料废旧石墨的回收一般需要经过锂电池放电-粉碎-正负极材料粉末分选-负极材料酸浸-热处理这几个大步骤。其中，热处理阶段对去除多余粘结剂、释放结构
电解液及石墨结构的再恢复有着重要意义，特别是对于将废旧石墨回收再利用于锂离子电池负极制备上。然而，此处的热温度一般在1500~3000℃，从热处理成本上来说，限制了石墨再回收的价值。有相关研究人员提出，采用过渡金属化合物如氯化铁与硝酸钴辅助热处理以降低热处理温度，约为900~1000℃，基于此原理本发明针对热处理降烧作进一步改良。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
锂负极材料废旧石墨的回收一般需要经过锂电池放电-粉碎-正负极材料粉末分选-负极材料酸浸-热处理这几个大步骤。热温度一般在1500~3000℃，从热处理成本上来说，限制了石墨再回收的价值。
发明内容
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法。
[0006]本发明是这样实现的，一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法包括：
步骤1，将负极黑粉与浓硫酸混合，在50℃~100℃下搅拌3~5h。
[0007]步骤2，过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在50℃~100℃加热10h~15h以上得到酸浸石墨。
[0008]步骤3，将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h。
[0009]步骤4，将得到的混合物在氮气流下700℃~780℃加热10h~15h后得到热处理固体物。
[0010]步骤5，待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在50℃~100℃烘箱里加热10h~15h以上得到再生石墨。
[0011]步骤6，盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
[0012]进一步，所述硫酸的酸浸主要除去铜、铝、铁、锂等单质元素。
[0013]进一步，所述过渡金属盐硫化亚铁促进石墨晶体结构的重构。
[0014]进一步，所述盐酸清洗以除去氯化亚铁、硫化亚铁等化合物，加热以除去水分与多余盐酸。
[0015]本发明的另一目的在于提供一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的系统包括：
混合模块，用于将负极黑粉与浓硫酸混合，在50℃~100℃下搅拌3~5h。
[0016]调节模块，用于过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在50℃~100℃加热10h~15h以上得到酸浸石墨。
[0017]搅拌模块，用于将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h。
[0018]加热模块，用于将得到的混合物在氮气流下700℃~780℃加热10h~15h后得到热处理固体物。
[0019]清洗模块，用于待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在50℃~100℃烘箱里加热10h~15h以上得到再生石墨。
[0020]热处理模块，用于盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
[0021]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一、本发明中提出了硫化亚铁(FeS)作为石墨活化剂以降低废旧石墨在热处理时通过加热以恢复晶体结构时的所需温度至750℃，从而进一步降低了再生石墨所需的能耗与成本，放大了再生石墨的经济空间。
[0022]本发明设计了一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法。通过在酸浸过程之后将过渡金属盐硫化亚铁与酸浸石墨混合热处理，通过硫化亚铁增强石墨材料的反应活性，从而降低废旧石墨热处理晶体结构恢复所需的温度。所选过渡金属盐硫化亚铁成本较低。在已有研究的基础上，我们所采用的硫化亚铁将烧结温度进一步降低至750℃，并使得再生石墨具有良好的晶体结构。去除硫、铁元素的滤液既可以重新利用以再生铁金属也可以再次利用以降烧。整个实验流程相对简单，实验可重复性强。
[0023]本发明设计了一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法，为废旧石墨的再生提供了一种新的方法。
[0024]现有技术方案如前文背景所述，基于过渡金属盐可以提高石墨中碳原子活性的原理。本发明设计了一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法。通过在酸浸过程之后将过渡金属盐硫化亚铁溶液与酸浸石墨混合热处理，通过硫化亚铁增强石墨材料的反应活性，从而降低废旧石墨热处理晶体结构恢复所需的温度。所选过渡金属盐硫化亚铁成本较低。在已有研究的基础上，我们所采用的硫化亚铁将烧结温度进一步降低至750℃，并使得再生石墨具有不错的晶体结构。去除硫、铁元素的滤液既可以重新利用以再生铁金属也可以再次利用以降烧。整个实验流程相对简单，实验可重复性强。
[0025]第二，本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本发明主要通过过渡金属盐降烧剂以降低锂电池负极材料在回收过程中的烧结温度，降低回收锂负极材料过程所需成本，此处烧结得到的锂负极材料晶格结构较为完整，可再次用作锂电池负极制备。总的来说，此方法拓宽
锂电池回收的经济效益空间，考虑到现有市场环境中逐年上涨的废弃电池数量，该方案具有一定的商业价值。
附图说明
[0026]图1是本发明实施例提供的过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法流程图。
[0027]图2是本发明实施例提供的过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的系统结构框图。
[0028]图3是本发明实施例提供的过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法详细流程图。
具体实施方式
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]如图1所示，本发明实施例提供的一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法包括以下步骤：
S101，将负极黑粉与浓硫酸混合，在50℃~100℃下搅拌3~5h。
[0031]S102，过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在50℃~100℃加热10h~15h以上得到酸浸石墨。
[0032]S103，将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h。
[0033]S104，将得到的混合物在氮气流下700℃~780℃加热10h~15h后得到热处理固体物。
[0034]S105，待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在50℃~100℃烘箱里加热10h~15h以上得到再生石墨。
[0035]S106，盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
[0036]在步骤S101中，通过将废旧锂电池的负极黑粉与浓硫酸混合，并在50℃~100℃下搅拌3~5小时，溶解黑粉中的金属杂质(如锂盐、铝箔等)。浓硫酸的强酸性环境使杂质氧化溶解为可溶性的硫酸盐，进一步去除非石墨材料，为后续提纯奠定基础。
[0037]在步骤S102中，酸浸后通过过滤分离浸出液和固体残渣，对浸出固体加入去离子水调节至中性，同时加热50℃~100℃以上12小时。此过程可进一步清洗石墨颗粒表面的残留杂质，促使溶液中的杂质析出，确保酸浸石墨的纯度，并为后续降烧处理做准备。
[0038]在步骤S103中，将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合形成硫化亚铁溶液，再按照1:0.1~0.5的质量比滴加到酸浸石墨中并持续搅拌。硫化亚铁作为过渡金属降烧剂，与石墨界面反应，能够生成一层硫化铁的保护膜，增强石墨颗粒的结构稳定性，防止石墨在高温处理过程中进一步分解或氧化。
[0039]在步骤S104中，将混合物置于氮气流中以700℃~780℃高温加热12小时。高温条件下，硫化亚铁与石墨表面的杂质发生化学反应，杂质被还原、氧化或挥发，从而进一步提纯石墨。此外，硫化亚铁的存在能够显著降低石墨的烧损率，保护石墨结构，使其具有接近原生石墨的性能。
[0040]在步骤S105中，对热处理后所得固体物进行盐酸清洗，以去除热处理过程中形成的可溶性杂质。清洗后的滤渣用去离子水调节至中性，随后在50℃~100℃的烘箱中干燥12小时，最终得到再生石墨。该再生石墨结构完整，具有优异的导电性和耐高温性能，可作为锂电池负极材料的循环利用。
[0041]在步骤S106中，盐酸清洗后的滤液中含有铁离子，通过加入还原剂(如氢气或硫酸亚铁)沉淀可回收铁单质。若选择不回收铁单质，则滤液作为氯化铁溶液继续参与后续废旧石墨的热处理过程，循环利用，进一步提高资源使用效率，降低废液排放，减少环境负担。
[0042]通过酸浸、中和、硫化亚铁处理、高温热处理、盐酸清洗以及资源化利用的多步骤工艺，本方法在最大限度提纯废旧石墨的同时显著降低石墨的烧损率，并通过副产物的回收实现材料循环利用，既高效又环保。
[0043]本发明实施例提供的硫酸的酸浸主要除去铜、铝、铁、锂等单质元素。
[0044]本发明实施例提供的过渡金属盐硫化亚铁促进石墨晶体结构的重构。
[0045]本发明实施例提供的盐酸清洗以除去氯化亚铁、硫化亚铁等化合物，加热以除去水分与多余盐酸。
[0046]如图2所示，本发明实施例提供的一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的系统包括：
混合模块，用于将负极黑粉与浓硫酸混合，在80℃下搅拌3~5h。
[0047]调节模块，用于过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在80℃加热12h以上得到酸浸石墨。
[0048]搅拌模块，用于将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h。
[0049]加热模块，用于将得到的混合物在氮气流下750℃加热12h后得到热处理固体物。
[0050]清洗模块，用于待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在80℃烘箱里加热12h以上得到再生石墨。
[0051]热处理模块，用于盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
[0052]本发明具体实施：
实验过程：设置一个实验样与两个对照样，具体实现流程如图1，并以文字补充。
[0053]实验样一：
如图3所示，这里直接从负极材料粉末开始处理，前期的工艺大致为：回收废旧电池-在氯化钠1mol/L NaCl溶液中静止24h以上以放电完全-采用机械对电池进行粉碎并研磨成粉-采用气流分选工艺分出正负极黑粉。
[0054]1.将负极黑粉与浓硫酸混合，在80℃下搅拌3~5h(此时，通过硫酸酸浸主要除去铜、铝、铁、锂等单质元素)。
[0055]2.过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性，并在80℃加热12h以上得到酸浸石墨。
[0056]3.将硫化亚铁粉末与乙醇或去离子水混合得到硫化亚铁溶液，对酸浸石墨按照1：0.1~0.5的质量比滴加硫化亚铁溶液并持续搅拌1~3h(使硫化亚铁与石墨充分互混合)。
[0057]4.将得到的混合物在氮气流下750℃加热12h后得到热处理固体物(通过过渡金属盐硫化亚铁促进石墨晶体结构的重构)。
[0058]5.待固体物冷却后用盐酸清洗，所得滤渣在用去离子水调至中性后，在80℃烘箱里加热12h以上得到再生石墨(盐酸清洗以除去氯化亚铁、硫化亚铁等化合物，加热以除去水分与多余盐酸)。
[0059]6.盐酸清洗后所得滤液可通过加入还原剂沉淀得到铁单质，或者作为氯化铁溶液继续参与对废旧石墨的热处理降烧。
[0060]对照样一(酸浸石墨)：
1.将负极材料粉末与浓硫酸混合，在80℃下搅拌3~5h。为保持一致，在使用之前，负极黑粉需要在700℃恒温2h以除去残余粘结剂。
[0061]2.过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性。
[0062]3.将酸浸石墨在80℃烘箱里加热12h以上得到对照样一(酸浸石墨)。
[0063]对照样二 (在对照样一酸浸石墨的基础上)：
1.将负极材料粉末与浓硫酸混合，在80℃下搅拌3~5h。此处，负极材料粉末需要在700℃恒温2h以除去残余粘结剂。
[0064]2.过滤后对浸出固体物加入去离子水调节至中性得到酸浸石墨。
[0065]3.将酸浸石墨在80℃烘箱里加热12h得到对照样一粉末。
[0066]4.将对照样一粉末与四水氯化亚铁按照1：0.1~0.5的质量比溶于乙醇，并持续搅拌1~3h(铁元素相对含量与实验组保持一致)。
[0067]5.将得到的混合物在氮气流下900℃加热12h后得到热处理固体物。待固体物冷却后用盐酸清洗，所得残渣在用去离子水调至中性后，在80℃烘箱里加热12h以上得到再生石墨。
[0068]表1各组石墨主要化学成分
[0069]表1中可以看到，从元素组成来说，对照组一(酸浸石墨)中含有较多的铝和铁元素等杂质，甚至于还有少量锂元素未被除去。同时，相对于对照组二，实验组具有更高的碳元素质量比与更低的杂质含量，且两者的除杂水平大致在同一水平线。
[0070]表2各组石墨主要物理性质参数
[0071]对表2中的物理参数进行比较可知，对照组一(酸浸石墨)的均值粒径、比表面积和平均孔径与对照组二和实验组差别较大。这主要是因为热处理过程能够减少石墨表面的碱性基团，填补空位缺陷等，从而有效的恢复石墨的晶体结构。进一步比较发现，对照组二与实验组的物理性质参数差别不大，各数值基本在同一水平。因此，基于两者处理后石墨的晶体结构恢复水平大致相同，硫化亚铁溶液表现出更佳的热处理降烧性能，使得废旧石墨在更低的温度下实现了晶体结构的恢复。进一步降低了回收废旧石墨并重新利用的成本，特别是可将热处理后的石墨再次用于
锂离子电池负极材料，从而实现锂电池材料的循环利用。
[0072]关键点：1.核心点在于通过硫化亚铁溶液与酸浸石墨的均匀混合，以增强石墨中碳原子的活性使得晶格结构恢复所需的温度降低(即在晶格结构恢复水平大致的情况下，将热处理温度进一步降低，减少了能量的消耗)。
[0073]2.在使用盐酸洗涤热处理石墨后，所得滤液中包括氯化亚铁和硫化亚铁等，既可以添加还原剂以得到铁单质，也可以重复利用再次对酸浸石墨进行降烧热处理。
[0074]3.在过渡金属盐-石墨阶段采用先配置溶液再滴加的方法，并伴随持续搅拌，使得此阶段混合物更加均匀，有利于硫化亚铁在石墨间发挥作用。
[0075]其中，可拓展的地方有：
1.所选降烧过渡金属盐包括硫化亚铁、硫化钴、硫化
镍、磷酸亚铁。
[0076]2.降烧剂为过渡金属盐与去离子水或乙醇的混合溶液。
[0077]3.热处理后的再生石墨杂质含量较低，Al、Cu、Fe均低于50ppm，可用作锂二次电池负极材料。
[0078]4.负极黑粉可来源于
磷酸铁锂、
钴酸锂、钛酸锂、三元等锂电池。
[0079]5.所用硫酸与盐酸浓度为1~3mol/L。
[0080]现有技术方案如前文背景所述，基于过渡金属盐可以提高石墨中碳原子活性的原理。本发明设计了一种过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法。通过在酸浸过程之后将过渡金属盐硫化亚铁溶液与酸浸石墨混合热处理，通过硫化亚铁增强石墨材料的反应活性，从而降低废旧石墨热处理晶体结构恢复所需的温度。
[0081]优点：所选过渡金属盐硫化亚铁成本较低。在已有研究的基础上，我们所采用的硫化亚铁将烧结温度进一步降低至750℃，并使得再生石墨具有不错的晶体结构。去除硫、铁元素的滤液既可以重新利用以再生铁金属也可以再次利用以降烧。整个实验流程相对简单，实验可重复性强。
[0082]锂电池回收：锂电池在充放电工作几千次后达到循环寿命极限，性能下降进而报废，此时为环境与资源考虑，对内部部分资源进行回收再利用。
[0083]石墨负极材料：目前商用锂
动力电池和锂电池中负极材料主要使用石墨。
[0084]锂电池放电：回收来的锂电池内部可能仍有电量，回收处理的第一步就是要将电池放电完全，一般是将电池浸泡在NaCl溶液中。
[0085]粉碎与分选：将锂电池通过物理手段直接粉碎，然后通过干燥、筛分等步骤得到粉末，再经过气流分选得到待处理的正极黑粉与负极黑粉，此处手段根据具体方法有差异，且此处负极黑粉往往含有较多杂质，如粘结剂、锂、铁、铜、铝，甚至包括少量镍、钴、
锰等正极元素。
[0086]酸浸：通过高浓度酸混合，除去负极黑粉中的杂质，从而对石墨提纯，得到酸浸石墨。
[0087]热处理：去除溶剂(去离子水、乙醇或酸)，重点在于恢复石墨的晶体结构，以满足锂离子电池负极材料
电化学性能的需要，此处所需温度较高。通常为1500~3000℃。
[0088]实施例1：常规回收废旧锂电池负极材料的再生工艺
目标：从废旧锂电池负极材料中高效提取再生石墨，同时回收铁单质。
[0089]1. 酸浸提纯：取10g废旧锂电池负极黑粉，加入50mL浓硫酸(质量分数98%)，在80℃条件下搅拌反应4小时。该过程中，负极材料中的金属杂质(如锂、铝等)溶解为可溶性硫酸盐。
[0090]2. 中和清洗：过滤后，所得固体用去离子水调节至中性(pH约为7)，并在80℃下加热12小时，去除残余的酸性物质及附着杂质，得到初步提纯的酸浸石墨。
[0091]3. 硫化亚铁处理：将2g硫化亚铁粉末与50mL乙醇混合，制成硫化亚铁溶液，按1:0.2质量比逐滴加入到酸浸石墨中，并持续搅拌2小时，确保硫化亚铁均匀包覆在石墨颗粒表面。
[0092]4. 高温热处理：将上述混合物置于氮气气氛中，以750℃加热12小时，使硫化亚铁反应并去除石墨表面的残留杂质，同时保护石墨结构。
[0093]5. 盐酸清洗：冷却后，所得固体用1M盐酸溶液清洗，以去除可溶性杂质和反应副产物，随后用去离子水洗涤至中性，并在80℃下干燥12小时，得到再生石墨。
[0094]6. 铁单质回收：盐酸清洗滤液加入过量的硫酸亚铁溶液还原，得到铁单质沉淀，进一步过滤、干燥后回收。
[0095]再生石墨的纯度达到98%以上，性能接近原生石墨，可用于锂电池负极材料的再利用。
[0096]回收铁单质的产率为80%，副产物实现资源化利用。
[0097]实施例2：增强石墨耐高温性能的改性回收工艺
通过多步工艺提纯石墨，并利用硫化亚铁对石墨进行结构保护和性能改性，进一步提升石墨的耐高温性能。
[0098]1. 酸浸提纯：取20g废旧锂电池负极黑粉，加入100mL浓硫酸，在80℃下搅拌5小时，溶解金属杂质。
[0099]2. 中和清洗：将酸浸后的固体用去离子水反复洗涤至中性，并在80℃下加热12小时，得到酸浸石墨。
[0100]3. 硫化亚铁处理：将3g硫化亚铁粉末与100mL去离子水混合，配制硫化亚铁溶液，按1:0.3质量比滴加至酸浸石墨中，持续搅拌3小时，使硫化亚铁充分包覆在石墨表面。
[0101]4. 高温热处理：将混合物置于氮气气氛中，在800℃高温下加热12小时，进一步去除杂质，同时通过硫化亚铁反应提升石墨的耐高温性能。
[0102]5. 盐酸清洗及干燥：冷却后用2M盐酸溶液清洗，去除副产物后用去离子水调至中性，并在80℃下干燥12小时，得到耐高温性能改性的再生石墨。
[0103]6. 循环利用滤液：清洗后的滤液作为氯化铁溶液，循环用于下一批废旧石墨的处理，以提高资源利用率。
[0104]再生石墨的耐高温性能提高20%，其结构稳定性和导电性能显著增强，可直接应用于高性能锂电池负极材料。
[0105]滤液实现循环利用，减少了废液排放，同时降低了处理成本。
[0106]这两个实施例分别展示了通过不同工艺条件优化再生石墨的提纯和性能改性方法，同时强调资源的循环利用，实现了高效环保的工艺路线。
[0107]应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现;软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑
芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
[0108]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(3)
声明：
“过渡金属降烧剂辅助回收废旧锂电池负极材料的方法及系统” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：电子科技大学长三角研究院（湖州）
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2025年04月11日 ~ 13日 
