一种具有可控性的磷酸铁制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有可控性的磷酸铁制备方法，包括以下步骤，首先将二价铁盐、磷源和水混合后，得到反应体系；然后向上述步骤得到的反应体系中间歇性加入氧化剂进行反应，通过检测加入氧化剂后的反应体系中铁离子的浓度值，动态控制后续氧化剂的加入量和/或加入时间，直至反应完成，得到磷酸铁；所述铁离子包括三价铁离子和/或二价铁离子。本发明专利技术提出采用控制氧化法来制备得到一种具有高活性的磷酸铁产品，通过控制反应过程中反应液中的Fe

Method for preparing ferric phosphate with controllable property

The invention provides a controllable phosphate preparation method comprises the following steps: firstly two ferric salt and phosphorus source and water after mixing, reaction system; intermediate reaction system and then get to the steps of the intermittent reaction by adding oxidant, reaction concentration of iron ion detection with oxidizing agent the value of dynamic control following the amount of oxidant and / or adding time, until the completion of the reaction, phosphate iron; the iron ions including ferric ion and / or two valent iron ions. The present invention provides a ferric phosphate product with a high activity by controlling oxidation process by controlling the Fe in the reaction liquid in the reaction process

【技术实现步骤摘要】
一种具有可控性的磷酸铁制备方法
本专利技术合成过程控制
，具体涉及一种具有可控性的磷酸铁制备方法。
技术介绍
磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末，是铁盐溶液和磷酸或磷酸盐作用得到的盐，其中的铁为正三价，磷酸铁中的铁离子为三价铁离子，通常制备的磷酸铁以二水合物居多，即FePO4·2H2O，振实密度为1.13～1.59g/cm3，松装密度0.75～0.97g/cm3，加热时易溶于盐酸，但难溶于其它酸，几乎不溶于水、醋酸或醇。磷酸铁是有机农业中批准使用的为数不多几种灭螺剂之一，与以前使用的四聚乙醛不同，它对宠物和野生动物无毒。在钢和金属制造工艺中有使用这种材料。将磷酸铁粘合到金属表面，可以防止金属被进一步氧化。它的存在可以部分解释德里铁柱的耐腐蚀性，也可用作催化剂及制造陶瓷等。随着磷酸铁锂电池的快速发展和日益普及，而且FePO4对热稳定，普遍较易循环利用，磷酸铁最重要的应用在于制造磷酸铁锂电池材料，也是电动汽车电池的理想电极材料。高纯度的二水磷酸铁的颜色为近白色或浅(淡)黄白色粉末，随着结晶水的丢失，颜色逐渐变黄，纯无水物呈黄白色粉末。二水物磷酸铁中磷(P)超标时外观呈灰白色或暗灰白色，如铁超标时呈暗黄色。磷酸铁中如存在大量的二价铁时，二水磷酸铁则呈暗黑色或灰白色。当前制备磷酸铁的方法很多，依其用途不同，对其活性的要求也不同，但在锂电池材料行业中，由于磷酸铁是制备锂电池正极材料磷酸铁锂的前驱体，杂质的存在可大幅度降低磷酸铁锂的活性，同时还会对电池的安全、寿命等产生不良影响，故对其杂质的要求也十分严格。虽然现在制备锂电池正极材料所用的磷酸铁工艺方法有很多，但制备出高活性的磷酸铁，即纯度高杂质少的磷酸铁却不易，其主要原因是产物磷酸铁中含有杂质，这导致当前磷酸铁锂的生产不得不采用多种方法来做最终处理以提高磷酸铁锂的品质。但到目前为止，反应进程低、可控性差仍是造成杂质存在并严重影响磷酸铁锂品质的重要原因。此外，一些复杂的生产工艺虽然能够在一定程度上提高磷酸铁的品质，但又会导致生产成本高昂，废水难以处理等诸多弊病。因此，如何得到一种具有可控性的磷酸铁制备方法，从而减少最终产物中杂质的含量，同时又适于大批量工业化生产，已成为行业内具有前瞻性的科研人员亟待解决的主要问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种具有可控性的磷酸铁制备方法，本专利技术提供的制备方法，即一种控制氧化进程的磷酸铁制备方法，能够有效的控制最终产品中Fe2O3杂质的含量，而且反应条件温和，工艺简单，易于实现规模化生产。本专利技术提供了一种具有可控性的磷酸铁制备方法，包括以下步骤：a)将二价铁盐、磷源和水混合后，得到反应体系；b)向上述步骤得到的反应体系中间歇性加入氧化剂进行反应，通过检测加入氧化剂后的反应体系中铁离子的浓度值，动态控制后续氧化剂的加入量和/或加入时间，直至反应完成，得到磷酸铁；所述铁离子包括二价铁离子和/或三价铁离子。优选的，所述二价铁盐包括氯化亚铁；所述磷源包括磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸三钠和磷酸三钾中的一种或多种；所述氧化剂包括空气、氧气和过氧化氢中的一种或多种。优选的，所述二价铁盐与磷源的摩尔比为1∶(1～2)；所述反应体系中二价铁盐的摩尔浓度为1.0～2.0mol/L。优选的，所述步骤b)具体为：b1)向上述步骤得到的反应体系中第一次持续加入氧化剂进行反应，得到第一反应体系，同时实时检测第一反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第一反应体系中三价铁离子的浓度值为第一浓度值时，停止加入氧化剂；b2)当所述第一反应体系中三价铁离子的浓度值降至第二浓度值时，向上述第一反应体系中第二次持续加入氧化剂进行反应，得到第二反应体系，同时实时检测上述第二反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第二反应体系中三价铁离子的浓度值为第三浓度值时，停止加入氧化剂；b3)n-3次重复步骤b2)后，当第n-1反应体系中三价铁离子的浓度值降至第2n-2浓度值时，向上述第n-1反应体系中第n次持续加入氧化剂进行反应，得到第n反应体系，同时实时检测上述第n反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第n反应体系中三价铁离子的浓度值为第2n-1浓度值时，停止加入氧化剂，得到磷酸铁；所述n为大于等于3的正整数，所述第2n-2浓度值与第2n-1浓度值的比值大于等于0.95。优选的，所述第n次持续加入氧化剂的时间为大于等于8分钟。优选的，当第m反应体系中，二价铁离子的浓度为所述反应体系中二价铁盐的摩尔浓度的40％～60％时，停止加入氧化剂，搅拌20～60分钟后，继续进行步骤b3)；所述m为小于等于n-1的正整数。优选的，所述第一浓度值为15～19mg/L；所述第二浓度值为9～13mg/L；所述第三浓度值为11～15mg/L；所述第2n-2浓度值为11～13mg/L；所述第2n-1浓度值为12～14mg/L。优选的，当所述第n反应体系中三价铁离子的浓度值为第2n-1浓度值时，停止加入氧化剂后，再进行继续混合和后处理，得到磷酸铁；所述继续混合的时间为30～120分钟。优选的，所述步骤b)具体为：b1`)向上述步骤得到的反应体系中第一次持续加入空气和/或氧气进行反应，得到第一反应体系，同时实时检测第一反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第一反应体系中三价铁离子的浓度值为第一浓度值时，停止加入空气和/或氧气；所述第一浓度值为15～19mg/L；b2`)当所述第一反应体系中三价铁离子的浓度值降至第二浓度值时，向上述第一反应体系中第二次持续加入空气和/或氧气进行反应，得到第二反应体系，同时实时检测上述第二反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第二反应体系中三价铁离子的浓度值为第三浓度值时，停止加入空气和/或氧气；所述第二浓度值为9～13mg/L；所述第三浓度值为11～15mg/L；b3`)x-2次重复步骤b2)后，当第x反应体系中，二价铁离子的浓度为所述反应体系中二价铁盐的摩尔浓度的40％～60％时，搅拌20～60分钟；所述x为大于等于2的正整数；b4`)向上述第x反应体系中持续加入过氧化氢进行反应，得到第x+1反应体系，同时实时检测上述第x+1反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第x+1反应体系中三价铁离子的浓度值为第x+2浓度值时，停止加入过氧化氢；b5`)y-4次重复步骤b4)后，当所述第y-1反应体系中三价铁离子的浓度值降至第2y-2浓度值时，向上述第y-1反应体系中第y次持续加入过氧化氢进行反应，得到第y反应体系，同时实时检测上述第y反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第y反应体系中三价铁离子的浓度值为第2y-1浓度值时，停止加入过氧化氢，继续搅拌混合30～120分钟，再后处理后得到磷酸铁；所述第2y-2浓度值为11～13mg/L；所述第2y-1浓度值为12～14mg/L；所述第y次持续加入过氧化氢的时间为大于等于8分钟；所述y为大于等于4的正整数，所述y≥x+2；所述第2y-2浓度值与第2y-1浓度值的比值大于等于0.95。优选的，所述反应体系的温度为60～90℃；所述制备过程的时间为4～10小时。本专利技术提供了一种具有可控性的磷酸铁制备方法，包括以下步骤，首先将二价铁盐、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可控性的磷酸铁制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将二价铁盐、磷源和水混合后，得到反应体系；b)向上述步骤得到的反应体系中间歇性加入氧化剂进行反应，通过检测加入氧化剂后的反应体系中铁离子的浓度值，动态控制后续氧化剂的加入量和/或加入时间，直至反应完成，得到磷酸铁；所述铁离子包括二价铁离子和/或三价铁离子。

【技术特征摘要】
1.一种具有可控性的磷酸铁制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将二价铁盐、磷源和水混合后，得到反应体系；b)向上述步骤得到的反应体系中间歇性加入氧化剂进行反应，通过检测加入氧化剂后的反应体系中铁离子的浓度值，动态控制后续氧化剂的加入量和/或加入时间，直至反应完成，得到磷酸铁；所述铁离子包括二价铁离子和/或三价铁离子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二价铁盐包括氯化亚铁；所述磷源包括磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸三钠和磷酸三钾中的一种或多种；所述氧化剂包括空气、氧气和过氧化氢中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二价铁盐与磷源的摩尔比为1：(1～2)；所述反应体系中二价铁盐的摩尔浓度为1.0～2.0mol/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)具体为：b1)向上述步骤得到的反应体系中第一次持续加入氧化剂进行反应，得到第一反应体系，同时实时检测第一反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第一反应体系中三价铁离子的浓度值为第一浓度值时，停止加入氧化剂；b2)当所述第一反应体系中三价铁离子的浓度值降至第二浓度值时，向上述第一反应体系中第二次持续加入氧化剂进行反应，得到第二反应体系，同时实时检测上述第二反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第二反应体系中三价铁离子的浓度值为第三浓度值时，停止加入氧化剂；b3)n-3次重复步骤b2)后，当第n-1反应体系中三价铁离子的浓度值降至第2n-2浓度值时，向上述第n-1反应体系中第n次持续加入氧化剂进行反应，得到第n反应体系，同时实时检测上述第n反应体系中三价铁离子的浓度值，当所述第n反应体系中三价铁离子的浓度值为第2n-1浓度值时，停止加入氧化剂，得到磷酸铁；所述n为大于等于3的正整数，所述第2n-2浓度值与第2n-1浓度值的比值大于等于0.95。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第n次持续加入氧化剂的时间为大于等于8分钟。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当第m反应体系中，二价铁离子的浓度为所述反应体系中二价铁盐的摩尔浓度的40％～60％时，停止加入氧化剂，搅拌20～60分钟后，继续进行步骤b3)；所述m为小于等于n-1的正整数。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一浓度值为15～19mg/L；所述第二浓度值为9～13mg/L；所述第三浓度值为11...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯硕，冯辉，郁志强，
申请(专利权)人：河南博之捷环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41