1.本发明属于钢材酸洗废酸处理技术领域，涉及一种电池级氯化亚铁的生产方法，具体涉及一种由冷轧钢材酸洗废酸生产电池级氯化亚铁的方法。
背景技术：
2.冷轧钢材连续酸洗生产线随着大型机组的投产，产生的废酸量非常大，每小时产生废酸量能够达到20立方米，每天产生的废酸达到近500立方米。业内通常采用燃烧的方法来处理上述废酸以使其转化为氧化铁，但是此种方法的耗能高且c排放较高，不符合环保的要求。
3.随着新能源汽车的市场份额越来越大，锂离子电池的需求也越来越高，磷酸铁锂电池是常见的锂离子电池种类。生产磷酸铁锂的一个重要原料是电池级磷酸铁，电池级磷酸铁制备路径之一是cn107285292a中公开的“多级反应制备电池级磷酸铁的方法”，即利用氯化铁与磷盐反应生成磷酸铁。磷酸铁再与碳酸锂反应制备得到磷酸铁锂。制备磷酸铁锂电极材料需求较大的原料，而市售的氯化亚铁成品的价格较高，纯度偏低，杂质铬和铜含量均大于20ppm，如果能够采用环保的方法将冷轧钢材连续酸洗后产生的酸液转化为铬和铜含量均小于10ppm的高纯度电池级氯化亚铁，进一步氧化为电池级氯化铁，以此原料生产高纯度电池级磷酸铁，将大大提升废酸的商业利用价值，并可显著延长磷酸铁锂电池的使用寿命，完全达到新能源汽车电池要求。
4.而现有技术中还没有公开过如何采用环保的方法由冷轧钢材连续酸洗后产生的废酸液生产得到符合磷酸铁锂电极材料所需的电池级氯化亚铁要求的方法。
技术实现要素：
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池级氯化亚铁的生产方法；该方法环保安全、能耗较低，可生产出完全符合下游企业要求的电池级氯化亚铁。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
7.一种由冷轧钢材酸洗废酸生产电池级氯化亚铁的方法，包括以下步骤：
8.(1)将冷轧钢材酸洗废酸加热至80～98℃，然后送入装满铁屑的容器中，收集通过容器的反应液；
9.(2)在75～95℃的温度下向反应液中加入硫化铝、和/或硫化铁，然后调节反应液的ph至3.5～5.5，保温0.5～10min；
10.(3)将步骤(2)所得的反应液冷却，然后向其中加入絮凝剂，静置沉淀后，过滤，所得上清液即为电池级氯化亚铁。
11.所述冷轧钢材的种类优选为普碳钢。
12.步骤(1)中，所述冷轧钢材酸洗废酸中的含铁量为50～135g/l、含氯化氢量为10～60g/l。
13.步骤(1)中，加热后的废酸通过装满铁屑的容器的时间为5～25h。
14.步骤(1)中，通过容器的反应液中的游离hcl含量为3～5g/l，铁含量为140～190g/l。
15.步骤(2)中，硫化铝、硫化铁、或硫化铝与硫化铁之和与反应液的固液比为1g：1000～100000ml。
16.步骤(2)中，使用碱性盐调节通过容器的反应液的ph至3.5～5.5。
17.所述碱性盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的任意一种或多种。
18.步骤(3)中，加入絮凝剂时，反应液的温度控制在35～55℃。
19.步骤(3)中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
20.步骤(3)中，每升反应液中加入的絮凝剂的量为0.1～0.2g。
21.步骤(3)中，如果上清液中的fe
2+
﹤1.8mol/l，则在步骤(3)之后还包括对上清液进行真空蒸发的步骤，真空蒸发至上清液中的fe
2+
浓度为1.8～3.5mol/l。
22.本发明还提供了由本发明所述的生产方法生产得到电池级氯化亚铁，所述电池级氯化亚铁中的fe
2+
浓度为1.8～3.5mol/l、cu
2+
浓度﹤10ppm、cr
2+
浓度﹤10ppm，该电池级氯化亚铁可直接供货给下游公司用来制备磷酸亚铁，进而制备为电池用磷酸铁锂电极材料。
23.本发明提供的由冷轧钢材酸洗废酸生产电池级氯化亚铁的方法中，首先将含铁量为50～135g/l、含氯化氢量为10～60g/l的冷轧钢材酸洗废酸加热至80～98℃，然后送入装满铁屑的容器中，在该容器中，废酸与铁屑发生反应，反应之后的反应液中游离hcl含量为3～5g/l，铁含量为140～190g/l；然后在75～95℃的温度下向反应液中加入硫化铝、和/或硫化铁，在这个过程中，以使用的是硫化铝为例，在热的氯化亚铁溶液中，硫化物发生如下反应：al2s3+6h2o＝2al(oh)3+3h2s，即硫化铝的加入后会水解后形成氢氧化铝和硫化氢。
24.再使用碱性盐调节反应液的ph至3.5～5.5后，氢氧化铝在弱酸性条件下不溶而沉淀，沉淀物的表面积非常大，可吸附杂质净化溶液。形成的硫化氢与铜离子、铬离子、铅离子等容易形成硫化物沉淀，进而净化氯化亚铁溶液。水解后形成的氢氧化铝还可充当絮凝剂加速沉淀，上清液没有引入其他元素而污染溶液。
25.然后在反应液冷却后向其中加入絮凝剂进一步除去上述的铜、铬等金属硫化物沉淀，所得上清液即为电池级氯化亚铁，该上清液中fe
2+
浓度为1.8～3.5mol/l、cu
2+
浓度﹤10ppm、cr
2+
浓度﹤10ppm，该指标可完全满足下游企业的要求。
26.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
27.1.本发提供的方法可由冷轧钢材酸洗废酸生产得到电池级氯化亚铁，实现了资源的再利用；
28.2.本发明采用了不易挥发的硫化铝、和/或硫化铁，其可与铁屑反应后的废酸反应形成氢氧化铝和硫化氢，硫化氢与铜离子、铬离子、铅离子等容易形成硫化物沉淀，进而净化氯化亚铁溶液，氢氧化铝可充当絮凝剂加速沉淀，上清液没有引入其他元素而污染溶液；
29.3.按照本发明方法生产得到的氯化亚铁溶液中fe
2+
浓度为1.8～3.5mol/l、cu
2+
浓度﹤10ppm、cr
2+
浓度﹤10ppm，该指标可完全满足下游企业的要求，下游企业要求控制fe
2+
浓度在1.8mol/l以上、cu
2+
浓度﹤10ppm、cr
2+
浓度﹤10ppm。
具体实施方式
30.下面结合实施例对本发明进行详细说明。
ni
2+
ppm9.16.18.2 cr
2+
ppm7.96.35.9《10ppmcu
2+
ppm5.47.55.5《10ppm
50.上述参照实施例对一种电池级氯化亚铁的生产方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种电池级氯化亚铁的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将冷轧钢材酸洗废酸加热至80～98℃，然后送入装满铁屑的容器中，收集通过容器的反应液；(2)在75～95℃的温度下向反应液中加入硫化铝、和/或硫化铁，然后调节反应液的ph至3.5～5.5，保温0.5～10min；(3)将步骤(2)所得的反应液冷却，然后向其中加入絮凝剂，静置沉淀后，过滤，所得上清液即为电池级氯化亚铁。2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述冷轧钢材酸洗废酸中的含铁量为50～135g/l、含氯化氢量为10～60g/l。3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，加热后的废酸通过装满铁屑的容器的时间为5～25h。4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，通过容器的反应液中的游离hcl含量为0.03～5g/l，铁含量为80～190g/l。5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，硫化铝、硫化铁、或硫化铝与硫化铁之和与反应液的固液比为1g：1000～100000ml。6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，使用碱性盐调节通过容器的反应液的ph至3.5～5.5。7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述碱性盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的任意一种或多种。8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)中，加入絮凝剂时，反应液的温度控制在35～55℃；每升反应液中加入的絮凝剂的量为0.1～0.2g。9.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)中，如果上清液中的fe
2+
﹤1.8mol/l，则在步骤(3)之后还包括对上清液进行真空蒸发的步骤，真空蒸发至上清液中的fe
2+
浓度为1.8～3.5mol/l。10.如权利要求1-9任意一项所述的生产方法生产得到电池级氯化亚铁。
技术总结
本发明公开了一种电池级氯化亚铁的生产方法；包括以下步骤：将冷轧钢材酸洗废酸加热至80～98℃，然后送入装满铁屑的容器中，收集通过容器的反应液；在75～95℃的温度下向反应液中加入硫化铝、和/或硫化铁，然后调节反应液的pH至3.5～5.5，保温0.5～10min；将所得的反应液冷却后向其中加入絮凝剂，静置沉淀后，过滤，所得上清液即为电池级氯化亚铁；该方法环保安全、能耗较低，可生产出完全符合下游企业要求的高纯度的电池级氯化亚铁。要求的高纯度的电池级氯化亚铁。
技术研发人员：李用存 利小民 裴陈新
受保护的技术使用者：马钢（合肥）钢铁有限责任公司
技术研发日：2022.06.10
技术公布日：2022/9/6