一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法与流程

本发明属于湿法磷酸除铁渣资源化回收利用，具体涉及一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法。

背景技术：

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2、磷酸铁具有丰富的骨架结构、独特的离子交换性能和电化学性能作为制备锂离子电池正极材料磷酸铁锂的主要原材料。目前，工业上磷酸铁的合成方法主要有三种：一是用硝酸铁溶液与磷酸反应，再用氨水中和过量酸得到磷酸铁；二是以硫酸亚铁为铁源，与磷酸二氢铵反应后经双氧水氧化，再用氢氧化钠或氨水调节ph值生成磷酸铁；三是采用磷酸与铁皮或铁块反应得到磷酸氢亚铁。以上生产方法或对原料纯度要求高或提纯过程复杂、工艺流程长、导致生产成本高。

3、在湿法磷酸生产过程中，采用钾盐或氨盐脱除铁离子会产生大量的含磷除铁渣，由于含磷除铁渣杂质含量高目前通常作为工业废弃物低价售卖，造成磷源的浪费。

技术实现思路

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2、本发明目的是解决现有技术的不足，提供一种成本低、工艺流程简单、以废物湿法磷酸含磷除铁渣为原料生产电池级磷酸铁的方法。

3、本发明采取的技术方案如下：

4、一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，包括以下步骤：

5、步骤1、采用70%～75%的硫酸溶解除铁渣、过滤得到硫磷混合酸；

6、步骤2、将步骤1所述硫磷混合酸稀释至硫酸含量为15%～20%，加入氟化钠、硫化钠、草酸(以具体杂质含量而定,参照本实施例，本实施例加入氟化钠2.5%、硫化钠3.5%、草酸3.75%）除杂后过滤分离，得到低杂质硫磷混合酸；

7、步骤3、向步骤2所述的低杂质硫磷混合酸中加入过量铁源，在80～95℃反应24h，控制反应终点ph值为1～2，以具体杂质含量加入氟化钠、硫化钠、草酸，过滤得到硫酸亚铁与磷酸亚铁的混合溶液，加入铁源是因为步骤1中除铁渣主要成分为fe3kh14(po4)8·6h2o,其中的铁为fe3+，fe2+则不会形成该难溶盐，在步骤1中已经将除铁渣溶解，为了便于后续操作中防止再次形成fe3kh14(po4)8.6h2o，需要将fe3+还原为fe2+，即铁源的作用为补充铁,中和部分过量氢离子，将易形成fe3kh14(po4)8·6h2o难溶盐的fe3+还原为fe2+；

8、步骤4、将步骤3所述硫酸亚铁与磷酸亚铁的混合溶液浓缩、在10℃～15℃、搅拌转速300r/min下冷却结晶，得到结晶混合物；

9、步骤5、将步骤4所述结晶混合物用去离子水溶解，再加入草酸，氟化钠，硫化钠反应后过滤得到纯磷酸亚铁与硫酸亚铁混合液；

10、步骤6、步骤5所述混合液浓缩后加入柠檬酸、冷却结晶，所述柠檬酸的加入量为混合液浓缩后质量的0.5%～0.8%；

11、步骤7、重复步骤6，直至得到的结晶混合物中直至得到的结晶混合物中的杂质含量在氧化后仍符合电池级磷酸铁标准。

12、步骤8、向步骤7所述结晶混合物中加入水与足量的磷酸、液氧（液氧气化后的纯氧气），在温度为80～100℃、压力为0.07～0.3mpa,反应1～6h得到二水磷酸铁。

13、进一步地，本发明所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺。

14、进一步地，本发明所述的铁源为铁皮、铁块、铁粉中的一种或几种的混合物。

15、进一步地，本发明所述铁源的加入量为低杂质硫磷混合酸的10%~15%。

16、进一步地，本发明所述重结晶次数为3～5次。

17、本发明的有益效果：

18、本发明利用湿法磷酸除铁渣中所含的大量磷酸根与硫酸亚铁中的亚铁离子在ph值为1～2时形成磷酸亚铁胶体实现对金属杂质离子的有效吸附，经过滤的较纯滤液再多次除杂、浓缩冷冻结晶进一步纯化至电池级磷酸铁；通过补加磷源（磷酸），在反应温度为80～100℃，反应压力为0.07～0.3mpa,反应时间为1～6h条件下通入液氧得到电池级二水磷酸铁；本发明采用湿法磷酸除铁渣为原料节约了磷源，重结晶法与胶体吸附法结合工艺流程简单生产出电池级磷酸铁，实现了废物的资源化利用，降低了生产成本，提高了企业的经济效益和社会效益。

技术特征：

1.一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤3所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺。

3.如权利要求1所述的一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤3所述的铁源为铁皮、铁块、铁粉中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1或3所述的一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤3所述铁源的加入量为低杂质硫磷混合酸的10%～15%。

5.如权利要求1所述的一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤7所述重结晶次数为3～5次。

技术总结
本发明公开了一种利用湿法磷酸除铁渣生产电池级磷酸铁的方法，包括：采用70%～75%的硫酸溶解除铁渣、过滤后稀释至硫酸含量为15%～20%，加入氟化钠、硫化钠、草酸除杂后过滤分离，再加入过量铁源，在80～95℃反应24h，控制反应终点pH值为1～2，然后加入再除杂，加入柠檬酸、冷却结晶、重复除杂后加入水与足量的磷酸、液氧（液氧气化后的纯氧气），在温度为80～100℃、压力为0.07～0.3MPa,反应1～6h得到二水磷酸铁；本发明采用湿法磷酸除铁渣为原料节约了磷源，重结晶法与胶体吸附法结合工艺流程简单生产出电池级磷酸铁，实现了废物的资源化利用，降低了生产成本，提高了企业的经济效益和社会效益。

技术研发人员：王昌栋,陈伟,丁永明,叶波,田明旺,邓立帅
受保护的技术使用者：广西川金诺化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17