一种利用钛白副产物硫酸亚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钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法。本发明专利技术的方法利用pH调节剂调节溶液pH，实现对杂质离子的去除；同时采用氧化剂氧化和控制溶液pH的方法制备出氢氧化铁；再控制pH和选用磷酸返溶制备成磷酸铁。该制备过程工艺简单，不需要额外加入添加剂，保证了溶液的纯度，同时也实现了对原料硫酸亚铁中杂质的去除，得到了高纯度的磷酸铁。同时除杂过程中产生的滤液经过蒸发结晶后作为肥料使用，增加了效益。

【技术实现步骤摘要】
一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法
本专利技术属于化工领域，具体涉及一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法。
技术介绍
钛白粉副产硫酸亚铁被广泛使用于磷酸铁制造中，一般工艺先将硫酸亚铁氧化成硫酸铁，然后用来合成磷酸铁。但是钛白粉副产硫酸亚铁存在杂质含量高，如镁0.2％-1％、锰0.07-0.15％、钛0.1％-0.5％、铝10ppm-100ppm、锌10ppm-70ppm、镍10ppm-60ppm，硫酸亚铁除杂困难难以做出高纯硫酸铁溶液。硫酸铁杂质直接影响后续合成的磷酸铁品质。目前硫酸亚铁氧化制备硫酸铁也大多采用在酸性情况下，加入氧化剂把硫酸亚铁制备成硫酸铁。而且钛白粉副产硫酸亚铁净化主要采用调高pH和加入硫化物和氟化物进行除杂，但是镁、锰杂质仍不能完全去除。高杂质的硫酸铁进而对合成的磷酸铁杂质有很大的影响，导致合成的磷酸铁中镁、锰含量在250-350ppm，镍杂质在15-20ppm。因此，需开发一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，该方法制备的磷酸铁杂质含量低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，该方法制备的磷酸铁杂质含量低。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，包括以下步骤：S1、将钛白副产物固体硫酸亚铁溶解，得硫酸亚铁溶液Ⅰ；S2、在加热条件下，加入pH调节剂，将所述硫酸亚铁溶液pH调节至4～6；固液分离，收集液相，得硫酸亚铁溶液Ⅱ；S3、在加热条件下，将氧化剂混合溶液与硫酸亚铁溶液Ⅱ并流混合，并控制溶液pH为4～7，反应后固液分离，收集固相，得氢氧化铁；S4、将所述氢氧化铁物料与混酸溶液反应，控制反应pH为1.0～2.0，控制温度，固液分离，收集固相，洗涤干燥即得磷酸铁；其中，混酸为磷酸溶液和硫酸溶液的混合物。由于钛完全水解形成氢氧化钛pH为2.3，铝完全水解形成氢氧化铝的pH为4.7，三价铁完全水解形成氢氧化铁pH为4，二价铁开始水解pH为7，完全水解形成氢氧化铁pH为9，在此条件下钛、铝、三价铁完全沉淀而二价铁却不沉淀，然后溶液过滤得到硫酸亚铁溶液。硫酸亚铁溶液、氧化剂和碱液反生的反应如下：2Fe2++4OH-+H2O2＝2Fe(OH)3↓。由于锰开始水解pH为8.1，完全水解形成氢氧化锰pH为10.4，镁开始水解pH为9.4，完全水解形成氢氧化镁pH为11.1，镍开始水解pH为7.2，完全水解形成氢氧化镍pH为9.5，锌开始水解pH为6.1，完全水解形成氢氧化锌pH为8.4，所以在pH4～7的情况下，镁、锰、镍、锌不会形成氢氧化物沉淀，会继续留在溶液中，过滤洗涤后得到的是纯净的氢氧化铁。根据本专利技术的一些实施方式，所述硫酸亚铁溶液Ⅰ质量浓度为150g/L～300g/L。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S2中加热温度为60℃～90℃；所述步骤S2中加热时间为30min～60min。根据本专利技术的一些实施方式，所述pH调节剂包括含氨溶液；优选地，所述含氨溶液包括氨水；优选地，所述氨水的质量浓度为15％～30％。根据本专利技术的一些实施方式，所述氧化剂混合溶液包括碱液和氧化剂。根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液包括氨水和强碱。根据本专利技术的一些实施方式，所述强碱包括氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述氧化剂包括过氧化物。根据本专利技术的一些实施方式，所述过氧化物包括金属过氧化物、过氧化氢和过硫酸盐中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述金属过氧化物包括碱金属过氧化物和碱土金属过氧化物；优选地，所述碱金属过氧化物包括过氧化钠和过氧化钾中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述过硫酸盐保护过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的至少一种。根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液和氧化剂的物质的量之比为1:0.3～0.4。根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液中氨的质量浓度为25g/L-70g/L。根据本专利技术的一些实施方式，所述氧化剂在氧化剂混合溶液中的总物质的量浓度为0.4mol/L～1.5mol/L。根据本专利技术的一些实施方式，所述硫酸亚铁溶液Ⅱ中亚铁离子的物质的量、碱液中氨的物质的量及氧化剂的物质的量之比为1:1.8～2.2:0.5～0.63。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3中加热温度为60℃～90℃；所述步骤S3中加热时间为2h～7h。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S3中并流混合的时间为1h～2h。根据本专利技术的一些实施方式，所述氢氧化铁、硫酸和磷酸的物质的量之比为1:0.05～0.1:1.0～1.2。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中反应为搅拌反应；优选地，所述搅拌反应的时间为60min～120min。根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S4中温度为90℃～100℃；所述控制温度的时间为2h～4h。根据本专利技术实施方式的利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，至少具备如下有益效果：本专利技术的方法利用pH调节剂(含氨溶液)调节溶液pH，实现对杂质离子的去除；同时采用氧化剂混合溶液氧化和控制溶液pH的方法制备出氢氧化铁；再选用磷酸返溶制备成磷酸铁。该制备过程工艺简单，不需要额外加入添加剂，保证了溶液的纯度，同时也实现了对原料硫酸亚铁中杂质的去除，得到了高纯度的磷酸铁；同时该方法制得的磷酸铁的振实密度高。同时除杂过程中产生的滤液(硫酸铵滤液)经过蒸发结晶后作为肥料使用，增加了效益。具体实施方式以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例和对比例所选用的固体硫酸亚铁原料中的杂质含量如下表1所示。表1本专利技术实施例和对比例所选用的固体硫酸亚铁原料中的杂质含量(单位：ppm)CaMgNaNiZnCuMnCrKCoAlTi原料Ⅰ307119152966010422454392379原料Ⅱ25389113435007444534161884原料Ⅲ47555719444701230103713本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1、将钛白副产物固体硫酸亚铁溶解，得硫酸亚铁溶液Ⅰ；/nS2、在加热条件下，加入pH调节剂，将所述硫酸亚铁溶液pH调节至4～6；固液分离，收集液相，得硫酸亚铁溶液Ⅱ；/nS3、在加热条件下，将氧化剂混合溶液与硫酸亚铁溶液Ⅱ并流混合，并控制溶液pH为4～7，反应后固液分离，收集固相，得氢氧化铁；/nS4、将所述氢氧化铁物料与混酸溶液反应，控制反应pH为1.0～2.0，控制温度为85℃～95℃，固液分离，收集固相，洗涤干燥即得磷酸铁；/n其中，混酸为磷酸溶液和硫酸溶液的混合物；/n所述混酸中硫酸和磷酸的物质的量之比为1:12～20。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将钛白副产物固体硫酸亚铁溶解，得硫酸亚铁溶液Ⅰ；
S2、在加热条件下，加入pH调节剂，将所述硫酸亚铁溶液pH调节至4～6；固液分离，收集液相，得硫酸亚铁溶液Ⅱ；
S3、在加热条件下，将氧化剂混合溶液与硫酸亚铁溶液Ⅱ并流混合，并控制溶液pH为4～7，反应后固液分离，收集固相，得氢氧化铁；
S4、将所述氢氧化铁物料与混酸溶液反应，控制反应pH为1.0～2.0，控制温度为85℃～95℃，固液分离，收集固相，洗涤干燥即得磷酸铁；
其中，混酸为磷酸溶液和硫酸溶液的混合物；
所述混酸中硫酸和磷酸的物质的量之比为1:12～20。


2.根据权利要求1所述的一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征在于：所述硫酸亚铁溶液Ⅰ质量浓度为150g/L～300g/L。


3.根据权利要求1所述的一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征在于：所述步骤S2中加热温度为60℃～90℃；所述步骤S2中加热时间为30min～60min。


4.根据权利要求1所述的一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征在于：所述pH调节剂包括含氨溶液；优选地，所述含氨溶液包括氨水；优选地，所述氨水的质量浓度为15％～30％。


5.根据权利要求1所述的一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征在于：所述氧化剂混合溶液包括碱...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨政，万文治，颜志雄，丁建华，罗茂勋，
申请(专利权)人：湖南雅城新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43