一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，属于工业副产物利用领域。本发明专利技术采用氯酸钾酸性溶液氧化浸取磷铁，得到含铁、磷酸根的水溶液，浸取分离的水溶液经净化脱出杂质元素、碱溶液调节pH至中性，分离得到固体沉淀物，固体沉淀物用水调浆并用磷酸溶液反调pH至1~2，分离得到固体沉淀物，经洗涤、干燥及煅烧得到磷酸铁；分离沉淀得到的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶，分离得到氯化钠产品。本发明专利技术方法工艺设备简单，操作容易、安全，利用工业废弃物生产具有高附加值和较广应用范围的化工产品，实现了资源有效利用，可达到循环经济、节能减排目的。

A production method using industrial yellow phosphorus by-product ferrophosphorus preparation of iron phosphate

The invention discloses a production method of using industrial by-product ferrophosphorus yellow phosphorus preparation of iron phosphate, which belongs to the industrial by-product utilization field. The invention adopts potassium chlorate oxidation acid leaching solution from aqueous solution of iron containing phosphorus, phosphate, leaching solution from the purified from impurity elements, alkali solution to adjust pH to neutral, isolated solids, solids and water mixing with phosphoric acid solution to anti pH 1~2, isolated from the solid precipitate after washing, iron phosphate, drying and calcination; precipitation separation solution obtained after evaporation, cooling crystallization, separation of sodium chloride products. The invention has the advantages of simple process equipment, easy operation and safety, and produces industrial products with high added value and wide application range by utilizing industrial wastes, realizing the effective utilization of resources, and achieving the purpose of circular economy, energy saving and emission reduction.

【技术实现步骤摘要】
一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法
本专利技术涉及一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，属于工业副产物利用领域。
技术介绍
磷铁是工业黄磷生产过程中产生的副产物，工业上每生产1t黄磷，可副产磷铁0.1-0.2t，按目前国内工业黄磷年产量估算，国内每年黄磷工业副产磷铁约10万吨。磷铁的主要成分为磷和铁，同时含有少量的硅、钙、锰及残留的碳、硫等，其中磷铁含量达到80-95%。目前，国内大多数磷化工生产企业对副产磷铁的利用尚不充分，有些企业直接将其作为废渣处理，从而导致磷化工中的磷铁资源利用经济效益低下，变相造成了磷铁资源的极大浪费，而且对环境造成危害。磷酸铁又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4，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。磷酸铁化合物在农业、陶瓷玻璃、钢铁及表面钝化等领域有很好的应用。因其独特的催化特性、离子交换能力和电化学性能，在催化和锂电池电极材料等领域有着越来越重要的应用。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，在一定程度上决定着电池的电化学性能、安全性和制造成本等，而磷酸铁是合成磷酸铁锂的前驱体之一，其与磷酸铁锂的结构非常相似，只要控制磷酸铁的结构、形貌及粒度大小，就能较好地控制磷酸铁锂的性能。
技术实现思路
针对现有技术中磷铁资源化利用问题，本专利技术提供一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，提取磷铁中的有价元素磷和铁，制备具有高附加值和较广应用范围的磷酸铁，可达到二次资源回收利用，实现循环经济、节能减排目的，为磷铁副产物的开发利用提供一条有效的途径，提高其应用价值。一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，具体步骤如下：（1）在反应器中配制混合溶液A，然后再加入研磨至物料全部通过200目筛的磷铁，在常压、温度为80~95℃、搅拌速度为300~500rpm的条件下浸出反应6~8h，分离得到浸出液B；其中混合溶液A为氯酸钾和盐酸的混合水溶液；（2）按照溶液中Pb、Cd、Hg、As、Cu金属离子的总摩尔数与S2-离子摩尔数的比为1:(1~1.2)的比例，在常压、室温、搅拌速度为300~500rpm的条件下，在步骤（1）所得浸出液B中加入硫化物并反应0.5～2.0h分离得到固体沉淀物C和净化滤液D；（3）在常压、室温、搅拌速度为300~500rpm的条件下，在步骤（2）所得净化滤液D中加入氢氧化钠溶液，调节溶液pH至4~6，继续反应0.5~1.0h分离得到固体沉淀物E和滤液F，滤液F进行蒸发浓缩、冷却结晶，分离得到氯化钠产品和母液I，母液I返回步骤（1）配制混合溶液A；（4）将水加入到反应器中，在常压、室温、搅拌速度为300~500rpm的条件下，再加入步骤（3）所得固体沉淀物E，调浆均匀后再缓慢加入磷酸调节溶液pH至1~2并反应0.5~1.0h分离得到固体沉淀物G和滤液H，固体沉淀物G经水洗涤至中性得到固体沉淀物I和洗涤液J，固体沉淀物I进行干燥处理，然后置于温度为500~700℃条件下焙烧1~2h，冷却即得磷酸铁产品；（5）将步骤（4）所得滤液H和洗涤液J混合均匀返回步骤（4）中取代水加入到反应器中；所述步骤（1）混合溶液A中氯酸钾的质量浓度为30~40%，盐酸的质量浓度为3~6%，混合溶液A与磷铁的液固质量比为(12~16):1；所述步骤（2）浸出液B中加入的硫化物为硫化钠、五硫化二磷或硫化氢；所述步骤（4）中水与固体沉淀物E的液固质量比为(4~6):1；所述磷铁为工业上采用电炉法生产工业黄磷时产出的工业副产物，其主要成分通常为：P18~30%，Fe50~75%，Si0.1~3.0%，Ca0.05~1.0%，Mn0.2~2.0%，此外还含有Pb、Cd、Cr、Ni、V、Co、Ti等有价值金属及残留的碳、硫等物质；本专利技术的有益效果：（1）方法利用磷铁中含有的P、Fe有价元素，通过酸性氧化浸取磷铁中的铁和磷，生产具有高附加值和较广应用范围的磷酸铁；（2）本专利技术方法工艺设备简单，操作容易、安全，实现了磷铁二次资源回收利用，实现循环经济、节能减排目的。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1：一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，具体步骤如下：（1）在反应器中配制混合溶液A（混合溶液A为氯酸钾和盐酸的混合水溶液），然后再加入研磨至物料全部通过200目筛的磷铁，在常压、温度为90℃、搅拌速度为300rpm的条件下浸出反应6h，分离得到浸出液B；其中混合溶液A中氯酸钾的质量浓度为40%，盐酸的质量浓度为6%，混合溶液A与磷铁的液固质量比为12:1；（2）在常压、室温、搅拌速度为300rpm的条件下，在步骤（1）所得浸出液B中加入硫化物（硫化物为五硫化二磷）并反应1.5h分离得到固体沉淀物C和净化滤液D；其中浸出液B中Pb、Cd、Hg、As、Cu金属离子的总摩尔数与硫化物（五硫化二磷）中S2-离子的摩尔数的比为1:1；（3）在常压、室温、搅拌速度为300rpm的条件下，在步骤（2）所得净化滤液D中加入质量浓度20%的氢氧化钠溶液，调节溶液pH至5，继续反应1.0h分离得到固体沉淀物E和滤液F，滤液F进行蒸发浓缩、冷却结晶，分离得到氯化钠产品和母液I，母液I返回步骤（1）配制混合溶液A；本实施例氯化钠产品中NaCl质量百分数含量为98.73%；（4）按照水与固体沉淀物E的液固质量比5:1的比例，将水加入到反应器中，在常压、室温、搅拌速度为300rpm的条件下，再加入步骤（3）所得固体沉淀物E，调浆均匀后再缓慢加入质量浓度为85%的磷酸调节溶液pH至1并反应0.5h分离得到固体沉淀物G和滤液H，固体沉淀物G经水洗涤至中性得到固体沉淀物I和洗涤液J，固体沉淀物I置于温度为140℃条件下干燥5h，然后置于温度为600℃条件下焙烧1h，冷却即得磷酸铁产品；经检测，本实施例中磷酸铁产品中Fe含量为36.25%，P含量为20.17%，Fe与P的摩尔比为1:1.00，外观为白色。实施例2：一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，具体步骤如下：（1）在反应器中配制混合溶液A（混合溶液A为氯酸钾和盐酸的混合水溶液），然后再加入研磨至物料全部通过200目筛的磷铁，在常压、温度为80℃、搅拌速度为500rpm的条件下浸出反应8h，分离得到浸出液B；其中混合溶液A中氯酸钾的质量浓度为30%，盐酸的质量浓度为3%，混合溶液A与磷铁的液固质量比为16:1；（2）在常压、室温、搅拌速度为500rpm的条件下，在步骤（1）所得浸出液B中加入硫化物（硫化物为硫化钠）并反应0.5h分离得到固体沉淀物C和净化滤液D；其中浸出液B中Pb、Cd、Hg、As、Cu金属离子的总摩尔数与硫化物（硫化钠）中S2-离子的摩尔数的比为1:1.2；（3）在常压、室温、搅拌速度为500rpm的条件下，在步骤（2）所得净化滤液D中加入质量浓度10%的氢氧化钠溶液，调节溶液pH至6，继续反应0.5h分离得到固体沉淀物E和滤液F，滤液F进行蒸发浓缩、冷却结晶，分离得到氯化钠产品和母液I，母液I返回步骤（1）配制混合溶液A；本实施例氯化钠产品中NaCl质量百分数含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）在反应器中配制混合溶液A，然后再加入研磨至物料全部通过200目筛的磷铁，在常压、温度为80~95℃、搅拌速度为300~500rpm的条件下浸出反应6~8h，分离得到浸出液B；其中混合溶液A为氯酸钾和盐酸的混合水溶液；（2）按照溶液中Pb、Cd、Hg、As、Cu金属离子的总摩尔数与S

【技术特征摘要】
1.一种利用工业黄磷生产的副产物磷铁制备磷酸铁的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）在反应器中配制混合溶液A，然后再加入研磨至物料全部通过200目筛的磷铁，在常压、温度为80~95℃、搅拌速度为300~500rpm的条件下浸出反应6~8h，分离得到浸出液B；其中混合溶液A为氯酸钾和盐酸的混合水溶液；（2）按照溶液中Pb、Cd、Hg、As、Cu金属离子的总摩尔数与S2-离子摩尔数的比为1:(1~1.2)的比例，在常压、室温、搅拌速度为300~500rpm的条件下，在步骤（1）所得浸出液B中加入硫化物并反应0.5～2.0h分离得到固体沉淀物C和净化滤液D；（3）在常压、室温、搅拌速度为300~500rpm的条件下，在步骤（2）所得净化滤液D中加入氢氧化钠溶液，调节溶液pH至4~6，继续反应0.5~1.0h分离得到固体沉淀物E和滤液F，滤液F进行蒸发浓缩、冷却结晶，分离得到氯化钠产品和母液I，母液I返回步骤（1）配制混合溶液A；（4）将水加入到反应器中，在常压、室温、搅拌速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏毅，陈富金，任园园，李国斌，罗康碧，李沪萍，胡亮，梅毅，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53