一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，包括：将硫酸烧渣研磨至粒径D

【技术实现步骤摘要】
一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法


[0001]本专利技术涉及锂电池原料
，具体涉及一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法。

技术介绍

[0002]近年来，磷酸铁锂电池以其高工作电压、高能量密度、宽温度范围、长寿命、无记忆效应、绿色环保等优点，被广泛应用在便携式设备、移动电源、大型电动车辆、通信电源等领域，具有广阔的应用前景。
[0003]现有磷酸铁的制备工艺基本以硫酸亚铁同工业磷铵或其它磷盐为原料进行反应，硫酸亚铁法制备磷酸铁主要步骤包含1、亚铁除杂；2、铁盐、磷盐混合；3、氧化剂氧化沉铁；4、陈化干燥；5、煅烧。
[0004]为了满足大量的电池级磷酸铁需求，迄今为止，有许多方法可用于磷酸铁的制备，但其中铁的来源始终比较固定(主要为铁红、铁粉以及硫酸亚铁)且总量有限，因此对磷酸铁制备铁源扩充及其他资源的综合就十分必要。
[0005]硫酸烧渣是硫铁矿制备硫酸过程中的主要废副产物，我国工业硫酸的制备目前主要以硫铁矿为原料，通过焙烧、净化、转化和吸收等工序完成制备。硫酸烧渣为硫铁矿制酸提硫后排除的废渣，其中除硫被大量利用外，铁及其他元素仍留在残渣中，硫酸烧渣中的铁元素含量较高(50wt％以上)，目前硫酸烧渣的综合利用方向较单一，除了用于建筑材料外，大部分采用堆填处理，不仅占用土地，还会对地下水造成污染。若将硫酸烧渣作为制备电池级磷酸铁的铁源，则可以扩大铁源的范围，提高硫酸烧渣的综合利用率。但是硫酸烧渣与铁粉相比铁含量偏低，可溶杂质含量偏高，与硫酸亚铁相比水溶性差，将其直接用于生产电池级磷酸铁会导致产品质量不能达到标准，因此有必要开发一种利用硫酸烧渣制备符合标准的电池级磷酸铁的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对在制备电池级磷酸铁过程中铁的来源始终比较固定且总量有限的问题，本专利技术提供一种电池级磷酸铁及其制备方法。
[0007]本专利技术公开了一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，包括：
[0008]将硫酸烧渣研磨至粒径D
50
<50μm，得到硫酸烧渣颗粒；
[0009]将所述硫酸烧渣颗粒和稀磷酸溶液按照固液质量比1:2～2.5混合搅洗、过滤、洗涤以及干燥得到精制硫酸烧渣颗粒；
[0010]将所述精制硫酸烧渣颗粒与未脱硫的粗磷酸溶液混合在30～50℃下反应和过滤得到滤液；
[0011]除去所述滤液中三价铁离子后加入氧化剂在80～95℃下进行氧化还原反应后固液分离得到滤饼；
[0012]将所述滤饼依次进行洗涤、干燥以及煅烧，得到所述电池级磷酸铁。
[0013]进一步限定，在制备所述硫酸烧渣颗粒的步骤中，在研磨之前需对所述硫酸烧渣进行磁选。
[0014]进一步限定，所述磁选过程中，梯度磁选强度为1.0～2.0T。
[0015]进一步限定，所述稀硫酸溶液的浓度为5～10wt％，优选6wt％；优选的，所述粗磷酸溶液的浓度为40～60wt％，优选52wt％。
[0016]进一步限定，在制备所述滤饼的过程中采用铁粉将所述滤液的pH值调节至1.0～2.0，优选1.5。
[0017]进一步限定，所述氧化剂包括双氧水。
[0018]进一步限定，在制备所述电池级磷酸铁的过程中，干燥温度为60～85℃，煅烧温度为600～720℃。
[0019]进一步限定，所述未脱硫的粗磷酸溶液由磷矿萃取磷酸制备得到。
[0020]进一步限定，所述在制备所述电池级磷酸铁的过程中，洗涤后滤液的pH值大于4.0；优选的，所述粗磷酸溶液的添加量为理论值的110～150％。
[0021]综上所述，本专利技术的有益之处在于：
[0022]1、本专利技术采用硫酸烧渣作为铁源，采用未脱硫的粗磷酸溶液作为酸解溶液，制备电池级磷酸铁，原材料简单，易获取，实现了硫酸烧渣的综合利用，不仅扩大了铁源的范围，变废为宝，还采用价格更加低廉的未脱硫的粗磷酸溶液节约成本；
[0023]2、本工艺采用对硫酸烧渣预处理技术对原材料及生产过程所产生的杂质进行净化处理，对有效组分(Fe3O4、Fe2O3)进行富集，解决了硫酸烧渣作为铁源铁含量偏低的问题；通过适当过量稀磷酸用量提高铁浸出率，可有效控制杂质的含量，提高产品质量；
[0024]3、本工艺通过控制酸解滤液的pH，在低pH值条件下氧化沉铁，确保大部分杂质元素不沉淀，解决了烧渣中可溶杂质含量偏高的问题。
[0025]4、本工艺与硫酸亚铁法制磷酸铁工艺相比，生产过程无氨水添加(此处针对工业磷铵同硫酸亚铁制备磷酸铁的工艺进行比较提出，本专利技术直接用磷酸替代了磷铵盐无须添加氨水。)、无废气产生，不产生含硫酸铵的废水方便回收；
[0026]5、本工艺的生产成本较目前常用硫酸亚铁法制磷酸铁工艺成本低，可有效降低生产成本，提高经济效益；
[0027]6、本工艺产出的产品经分析检测，得到的无水磷酸铁中以铁计算收率达97％，杂质元素如Mg、Ca、Ti、Mn、Al、Na、K、Zn、Pb、Co、Cd、Ni、Cr的含量均小于50ppm符合HG/T4701
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2014《电池用磷酸铁》的行业标准，具备较强的市场竞争力。
附图说明
[0028]图1为实施例1制备得到的无水磷酸铁的SEM扫描图；
[0029]图2为实施例2制备得到的无水磷酸铁的SEM扫描图；
[0030]图3为实施例3制备得到的无水磷酸铁的XRD图。
具体实施方式
[0031]本专利技术的专利技术人发现硫铁矿制备硫酸得到的硫酸烧渣目前没有被得到充分利用，从而导致浪费并且还发现制备电池级磷酸铁的铁源单一和数量有限的问题；本专利技术的专利技术
人提出将硫酸烧渣作为铁源制备电池级磷酸铁，且通过增加采用未脱硫的粗磷酸溶液对硫酸烧渣进行酸解的步骤提取出硫酸烧渣中的铁为制备磷酸铁提供铁元素来源，不仅充分利用了硫酸烧渣，而且还拓宽了电池级磷酸铁的铁源，具有很好的经济价值且适用于推广。
[0032]本专利技术公开一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，包括：
[0033]S1.将硫酸烧渣研磨至粒径D
50
<50μm，得到硫酸烧渣颗粒；
[0034]如本文所用，所述硫酸烧渣为硫铁矿制酸产出的含铁废渣，含铁废渣中的铁主要以四氧化三铁和氧化铁为主，其他金属元素如钙、镁、锌、钠、钾等则以氧化物或参杂方式进入化合物晶格中存在，硅、铝以二氧化硅、硅酸盐、铝酸盐的形式存在，同时烧渣中还含有少量硫酸盐及硫化物。
[0035]本专利技术中，在硫酸烧渣研磨之前还可以先对硫酸烧渣进行磁选，磁选过程中的梯度磁选强度可以为1.0～2.0T，合适地，1.5T。
[0036]如本文所用，所述D
50
是指将硫酸烧渣研磨后按照粒径从小到大的顺序排列，其中50wt％颗粒的粒径是小于50μm的。
[0037]S2.将所述硫酸烧渣颗粒和稀磷酸溶液混合搅洗、过滤、洗涤以及干燥得到精制硫酸烧渣颗粒；
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括：将硫酸烧渣研磨至粒径D
50
<50μm，得到硫酸烧渣颗粒；将所述硫酸烧渣颗粒和稀磷酸溶液按照固液质量比1:2～2.5混合搅洗、过滤、洗涤以及干燥得到精制硫酸烧渣颗粒；将所述精制硫酸烧渣颗粒与未脱硫的粗磷酸溶液混合在30～50℃下反应和过滤得到滤液；除去所述滤液中三价铁离子后加入氧化剂在80～95℃下进行氧化还原反应后固液分离得到滤饼；将所述滤饼依次进行洗涤、干燥以及煅烧，得到所述电池级磷酸铁。2.根据权利要求1所述的利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，在制备所述硫酸烧渣颗粒的步骤中，在研磨之前需对所述硫酸烧渣进行磁选。3.根据权利要求2所述的利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述磁选过程中，梯度磁选强度为1.0～2.0T。4.根据权利要求1所述的利用硫酸烧渣制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述稀硫酸溶液的浓度为5～10wt％，优选6wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：张睿韬，宫东杰，付全军，罗显明，周文，
申请(专利权)人：四川龙蟒磷化工有限公司，
类型：发明
国别省市：