钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺，属于钛白粉副产物硫酸亚铁提纯及氧化铁红制备技术领域。本发明专利技术包括：首先将钛白粉副产物FeSO4溶液，加入浓硫酸调节pH至2～4，加入少量铁皮，通过反应热使温度达到90℃以上，pH值调节至4左右，使TiO2等胶体絮凝沉淀，得到FeSO4上清；然后加入硫化铵硫化亚铁，生成硫化铬、硫化锰沉淀，去除沉淀，保留上清；最后低温重结晶提纯FeSO4，重复若干次加热溶解

【技术实现步骤摘要】
钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺


[0001]本专利技术属于钛白副产硫酸亚铁提纯及氧化铁红制备
，更具体地说，涉及一种钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺。

技术介绍

[0002]二氧化钛是目前现阶段非常重要的一种无机颜料。我国企业大部分用硫酸法生产二氧化钛，每生产1t二氧化钛就会产生3.5～4t的七水硫酸亚铁(俗称绿矾)，钛白副产的硫酸亚铁除了主要成分硫酸亚铁，还含有少量的镁、钙等活泼金属元素以及锰、铬等有害重金属元素。人们对于环境问题和可持续发展的理念越来越重视，所以对于钛白副产物硫酸亚铁的精制研究引起了人们强烈的关注。传统上，硫酸亚铁除了用来生产颜料外，还可用于制铁盐、氧化铁颜料、媒染剂、净水剂、防腐剂、消毒剂等。近来由于新能源电池的大力推广，作为锂电池正极材料之磷酸铁锂也逐渐成为热门的研究对象，而钛白副产物硫酸亚铁也随之成为制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的热门原材料。然而磷酸铁锂制备对原材料的杂质含量要求极为苛刻，因此，对钛白副产的硫酸亚铁高效除杂是能够利用其制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的前提和关键。
[0003]目前，钛白副产物硫酸亚铁提纯的方法主要有：离子交换法、还原及重结晶法、硫化物除杂质法、絮凝剂分离法、空气氧化法除杂质。虽然目前的钛白副产物硫酸亚铁提纯的方法种类多样，但尚未有将各种提纯方法加以结合，使提纯技术效果达到制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的要求的综合技术方案。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种钛白副产物硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺，包括：
[0007]1)将钛白副产硫酸亚铁加入水中加热溶解形成饱和溶液，加入浓硫酸调节pH至2～4并加入铁皮或铁粉，利用反应热升高溶液温度至大于90℃，同时pH值调节至3.5～4.5，使TiO2等胶体絮凝沉淀，去除沉淀，得到FeSO4上清液；
[0008]2)向FeSO4上清液中加入硫化物，反应一段时间后产生沉淀，去除沉淀，得到FeSO4上清液；
[0009]3)将所得FeSO4上清液降温至10℃重结晶，获得七水硫酸亚铁晶体；
[0010]4)采用水热法利用七水硫酸亚铁晶体制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红。
[0011]进一步地，步骤1)中所述的加热溶解的温度是60～80℃。
[0012]进一步地，步骤1)中所述的使TiO2等胶体絮凝沉淀过程中，加入阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂促进絮凝沉淀。
[0013]进一步地，步骤2)中维持FeSO4上清液与步骤1)中加热溶解的温度相等。
[0014]进一步地，步骤2)中所述的硫化物在溶液中浓度为0.01％～0.05％。
[0015]进一步地，步骤2)中所述的硫化物为硫化亚铁或硫化铵。
[0016]进一步地，步骤4)具体为：将七水硫酸亚铁晶体投入水中加热溶解形成饱和溶液，在搅拌条件下通入空气和加入氨水，得到Fe(OH)3胶体，将Fe(OH)3胶体转移至高压反应釜，200～250℃水热反应，反应完毕后，经洗涤、过滤、干燥、粉碎，即得磷酸铁锂前驱体氧化铁红。
[0017]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术以钛白副产硫酸亚铁为初始材料，通过将钛白粉副产物FeSO4溶液，加入浓硫酸调节pH至2～3，加入少量铁皮，通过反应热使温度达到90℃以上，pH值调节至4左右，使TiO2等胶体絮凝沉淀，得到FeSO4上清；然后加入硫化亚铁或硫化铵，生成硫化铬、硫化锰沉淀，去除沉淀，保留上清；最后低温重结晶提纯FeSO4，重复若干次加热溶解
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重结晶的过程，获得提纯的七水硫酸亚铁晶体，最后，利用提纯得到的七水硫酸亚铁晶体通过水热法制备氧化铁红，所得氧化铁红杂质含量极低，质量优，可作为磷酸铁锂前驱体使用。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。
[0020]实施例1：
[0021]将钛白副产硫酸亚铁加入水中，60℃下加热并搅拌溶解形成饱和溶液，随后加入98％浓硫酸调节pH至2～4，加入少量铁皮用于还原溶液中的少量Fe
3+
离子和部分惰性金属离子，并利用反应热使溶液温度达到90℃以上，同时pH值调节至3.5～4.5，使TiO2等胶体絮凝沉淀，去除沉淀，得到FeSO4上清液；向FeSO4上清液加入硫化铵溶液，使硫化铵浓度为0.01％左右，反应一段时间后，去除产生的沉淀(硫化锰和硫化铬等化合物)，再次得到FeSO4上清液；将所得FeSO4上清液经过降温至10℃重结晶，得到晶体后再60℃加水加热溶解获得饱和溶液和降温至10℃重结晶，如此重结晶三次，以去除镁、钠等不易沉淀的金属离子，获得提纯的七水硫酸亚铁晶体。
[0022]将重结晶得到的七水硫酸亚铁晶体再次加入水中，80℃下加热并搅拌溶解形成饱和溶液，在通入空气和搅拌的条件下流加氨水，得到Fe(OH)3胶体，将Fe(OH)3胶体转移至高压反应釜，于200℃水热反应，反应完毕后，经洗涤、过滤、干燥、粉碎，即得氧化铁红产品。经检测，所得氧化铁红产品，杂质Mg、Na、Al等均小于0.001％，而Ti、Ca、Cr、Mn、Pb、Ni小杂质含量小于10ppm。检测结果表明本专利技术氧化铁红产品可作为磷酸铁锂前驱体。
[0023]实施例2：
[0024]将钛白副产硫酸亚铁加入水中，70℃下加热并搅拌溶解形成饱和溶液，随后加入98％浓硫酸调节pH至2～4，加入少量铁皮用于还原溶液中的少量Fe
3+
离子和部分惰性金属离子，并利用反应热使溶液温度达到90℃以上，同时pH值调节至3.5～4.5，使TiO2等胶体絮凝沉淀，并加入溶液浓度0.0001％的阳离子聚丙烯酰胺搅拌，促进絮凝和沉淀的形成，然后去除沉淀，得到FeSO4上清液；向FeSO4上清液加入硫化铵溶液，使硫化铵浓度为0.03％左右，反应一段时间后，去除产生的沉淀(硫化锰和硫化铬等化合物)，再次得到FeSO4上清液；将所得FeSO4上清液经过降温至10℃重结晶，得到晶体后再70℃加水加热溶解获得饱和溶液
和降温至10℃重结晶，如此重结晶三次，以去除镁、钠等不易沉淀的金属离子，获得提纯的七水硫酸亚铁晶体。
[0025]将重结晶得到的七水硫酸亚铁晶体再次加入水中，80℃下加热并搅拌溶解形成饱和溶液，在通入空气和搅拌的条件下流加氨水，得到Fe(OH)3胶体，将Fe(OH)3胶体转移至高压反应釜，于230℃水热反应，反应完毕后，经洗涤、过滤、干燥、粉碎，即得氧化铁红产品。经检测，所得氧化铁红产品，杂质Mg、Na、Al等均小于0.001％，而Ti、Ca、Cr、Mn、Pb、Ni小杂质含量小于10ppm。检测结果表明本专利技术氧化铁红产品可作为磷酸铁锂前驱体。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺，其特征在于，包括：1)将钛白副产硫酸亚铁加入水中加热溶解形成饱和溶液，加入浓硫酸调节pH至2～4并加入铁皮或铁粉，利用反应热升高溶液温度至大于90℃，同时pH值调节至3.5～4.5，使TiO2等胶体絮凝沉淀，去除沉淀，得到FeSO4上清液；2)向FeSO4上清液中加入硫化物，反应一段时间后产生沉淀，去除沉淀，得到FeSO4上清液；3)将所得FeSO4上清液降温至10℃重结晶，获得七水硫酸亚铁晶体；4)采用水热法利用七水硫酸亚铁晶体制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红。2.根据权利要求1所述的钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺，其特征在于，步骤1)中所述的加热溶解的温度是60～80℃。3.根据权利要求1所述的钛白副产硫酸亚铁水热法制备磷酸铁锂前驱体氧化铁红的生产工艺，其特征在于，步骤1)中所述的使TiO2等胶体絮凝沉淀过程中，加入阳离子聚丙烯酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：单淼，陆云飞，张明，
申请(专利权)人：江苏宇星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：