一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法技术

本发明专利技术提供了一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，包括：将赤泥与硫酸进行酸浸反应，后固液分离，获得第一固体和第一液体；所述硫酸与所述赤泥的加入量按照重量比为(3

【技术实现步骤摘要】
一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法


[0001]本专利技术涉及电池级磷酸铁制备的
，更具体地，涉及一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法。

技术介绍

[0002]赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1.0～2.0吨赤泥。中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。目前，赤泥综合利用仍属世界性难题，现有的赤泥综合利用主要包括赤泥提取有价金属，配料生产水泥、建筑用砖、矿山胶结充填胶凝材料、路基固结材料和高性能混凝土掺合料、化学结合陶瓷(CBC)复合材料、保温耐火材料、环保材料等。但这些研究尚处于实验室阶段，还未实现产业化。现阶段随着磷酸铁锂电池装机量的快速增长，磷酸铁的需求量也呈爆炸式增长，对上游铁资源的需求也与日俱增。由于赤泥中含有较高含量的铁资源，若能够将其加工后作为磷酸铁的铁源，不仅会丰富磷酸铁的铁源路径，同时也能够实现赤泥的高价值利用。
[0003]现有技术中还没有以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的相关报道，如何开发一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，为该类巨大堆存量固体废物的高值化利用提供新途径，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术所存在的技术问题，本专利技术提供了一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，实现了高铁拜耳法赤泥的高价值资源化利用，制备得到超细纳米磷酸铁，可用于制备高倍率的磷酸铁锂正极材料。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，所述方法包括：
[0007]采用硫酸与赤泥进行酸浸反应，后固液分离，获得第一固体和第一液体；其中，所述硫酸与所述赤泥的加入量按照重量比为(3
‑
6)：1，所述硫酸的质量分数为60
‑
80％；
[0008]向所述第一液体中加入重金属捕捉剂，后固液分离，获得脱除重金属的液体；其中，重金属捕捉剂的加入量按照溶液总体积的(0.02
‑
0.04)g/L加入；
[0009]将所述脱除重金属的液体加入氧化剂进行氧化反应，获得混合溶液；
[0010]向所述混合溶液加入pH调节剂以调节所述混合溶液的pH至3.5
‑
5.5，后固液分离，获得第二固体和第二液体；
[0011]向所述第二固体加入碱液以调节pH至12
±
0.5，后固液分离，获得氢氧化铁滤饼和偏铝酸钠滤液；
[0012]将所述氢氧化铁滤饼采用pH为12
±
0.5碱液进行洗涤，获得洗涤后的氢氧化铁滤饼；
[0013]将所述洗涤后的氢氧化铁滤饼加水混匀，获得固含量为10
‑
15％的浆料；
[0014]将所述浆料加入工业级或者电池级磷酸进行反应，其中，所述磷酸加入量为按照化学计量比过量15
‑
20％；后压滤、洗涤、烘干和烧结，获得电池级纳米无水磷酸铁。
[0015]在上述技术方案中，所述硫酸与所述赤泥的加入量按照重量比为(3
‑
6)：1；优选地，所述硫酸与所述赤泥的加入量按照重量比为(4
‑
5)：1，所述硫酸的质量分数为65
‑
75％。
[0016]调节溶液pH至3.5
‑
5.5以使铁离子和铝离子发生沉淀反应，生成氢氧化铁和氢氧化铝，若pH小于3.5则不利于铁离子和铝离子发生完全沉淀反应，若大于5.5，会造成pH调节剂浪费。
[0017]调节pH至12
±
0.5，充分搅拌使氢氧化铝溶解生成偏铝酸钠溶液，若pH小于11.5，氢氧化铝转化不完全，若大于12.5，会造成碱液浪费；
[0018]上述浆料的固含量＝固相重量/浆料总重量。
[0019]作为一种可选的技术方案，所述酸浸反应的温度为20
‑
30℃，所述酸浸反应的时间为50
‑
80min。
[0020]在上述技术方案中，酸浸反应的温度在常温下即可，酸浸反应的时间为50
‑
80min，有利于提高铁的浸出率，高达90
‑
93％，若酸浸的时间过短，不利于提高铁的浸出率，若酸浸的时间过长，会降低生产效率；
[0021]上述技术方案中，所述重金属捕捉剂的加入量按照溶液总体积的(0.02
‑
0.04)g/L加入，加入后继续搅拌反应15
‑
30min，所述重金属捕捉剂包括硫化钠，硫化铵，硫化钾中的至少一种。
[0022]作为一种可选的技术方案，所述氧化反应的温度为20
‑
30℃，所述氧化剂至少包括H2O2和Na2O2中的一种，所述氧化剂的质量分数为22
‑
28％，所述氧化反应中按照亚铁与双氧水反应计量比过量12
‑
15％加入氧化剂。
[0023]在上述技术方案中，所述氧化反应在常温下进行即可，按照反应计量比过量12
‑
15％加入氧化剂是为了将所述第一液体中的亚铁全部氧化为三价铁；其中，过量12
‑
15％具体是指摩尔百分比。
[0024]优选地，所述pH调节剂包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、碳酸铵和碳酸氢铵中的至少一种，所述pH调节剂的质量分数为25
‑
35％。
[0025]优选地，所述第二液体含有硫酸钠/硫酸铵，可用于制备副产芒硝或者硫酸铵肥料。
[0026]优选地，向所述浆料加入纯水稀释后的工业级或者电池级磷酸进行反应，包括：
[0027]在20
‑
30℃和搅拌条件下，向所述浆料加入纯水稀释后的工业级或者电池级磷酸(纯水稀释后稀磷酸P含量为(5.0
±
0.2)％)，所述磷酸加入量为按照化学计量比过量15
‑
20％，所述磷酸滴加时间为30
‑
50min，所述磷酸滴加结束后继续搅拌反应30
‑
60min后停止搅拌，后升温至88
‑
94℃，观察浆料颜色由黄色变为白色或者微粉色后后继续保温1.5
‑
3h。其中，所述过量15
‑
20％具体是指摩尔百分比。
[0028]上述技术方案中，所述洗涤中向洗水中通入二氧化碳时不会产生白色沉淀为止。
[0029]本专利技术的固含量是指浆料中固相质量与总质量的比值。
[0030]本专利技术中，所述赤泥的成分以质量分数计包括：Fe2O3：25
‑
60％，Al2O3：10
‑
30％，SiO2：5
‑
25％，CaO：2
‑
10％，Na2O：5
‑
10％，TiO2：2
‑
6％，MgO：0.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括：采用硫酸与赤泥进行酸浸反应，后固液分离，获得第一固体和第一液体；其中，所述硫酸与所述赤泥的加入量按照重量比为(3
‑
6)：1，所述硫酸的质量分数为60
‑
80％；向所述第一液体中加入重金属捕捉剂，后固液分离，获得脱除重金属的液体；其中，重金属捕捉剂的加入量按照溶液总体积的(0.02
‑
0.04)g/L加入；将所述脱除重金属的液体加入氧化剂进行氧化反应，获得混合溶液；向所述混合溶液加入pH调节剂以调节所述混合溶液的pH至3.5
‑
5.5，后固液分离，获得第二固体和第二液体；向所述第二固体加入碱液以调节pH至12
±
0.5，后固液分离，获得氢氧化铁滤饼和偏铝酸钠滤液；将所述氢氧化铁滤饼采用pH为12
±
0.5碱液进行洗涤，获得洗涤后的氢氧化铁滤饼；将所述洗涤后的氢氧化铁滤饼后加水混匀，获得固含量为10
‑
15％的浆料；将所述浆料加入工业级或者电池级磷酸进行反应，其中，所述磷酸加入量为按照化学计量比过量15
‑
20％；后压滤、洗涤、烘干和烧结，获得电池级纳米无水磷酸铁。2.根据权利要求1所述的以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述酸浸反应的温度为20
‑
30℃，所述酸浸反应的时间为50
‑
80min。3.根据权利要求1所述的以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为20
‑
30℃，所述氧化剂至少包括H2O2和Na2O2中的一种，所述氧化剂的质量分数为22
‑
28％，所述氧化反应中按照亚铁与双氧水反应计量比过量12
‑
15％加入氧化剂。4.根据权利要求1所述的以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈迎迎，肖益帆，白金浩，李学勇，
申请(专利权)人：湖北云翔聚能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：