一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法技术

本发明专利技术提供了一种本发明专利技术提供了一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法，本发明专利技术采用向酸解浆料中直接加入不引入新杂质元素、不产生易爆气体的还原剂进行还原，因杂质元素更低，以此为原料制备的磷酸铁也具有更低杂质水平，有利于实现无水磷酸铁品质的提升。较

【技术实现步骤摘要】
一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法


[0001]本专利技术涉及电池级无水磷酸铁制备
，尤其是涉及一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法。

技术介绍

[0002]作为磷酸铁的主流生产方法，工业一铵路线中的重要原材料硫酸亚铁，从需要付费处理钛白粉副产物，摇身一变成为热门抢手原料。而赤泥湿法回收利用工艺产物之一正是高纯度硫酸亚铁，因此特提出一种新的赤泥湿法回收高纯度硫酸亚铁以制备电池级无水磷酸铁的方法。
[0003]赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，因含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，故被称为赤泥。
[0004]对于赤泥中铁资源的湿法回收工艺，铁溶出工艺已日渐成熟，只需浓酸加高温即可在1
‑
3小时内溶出95％以上的铁元素，真正的难点存在于铁元素与铝元素如何经济高效的分离，目前主流方法分为
①
三价铁水解过滤；
②
铁皮、铁粉还原二价铁后加碱沉淀除铝；
③
过量加碱使氢氧化铝转化为偏铝酸钠后随滤液除去(如《一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备电池级磷酸铁的方法》，公开号：CN113860278A)这三种方案。虽然能够达到铁铝分离的目的，但
①
水解法存在难过滤的问题，极大的降低了生产效率；
②
铁皮还原法则会在酸性条件下释放处大量氢气，产生严重安全隐患，如直接排放还会对环境产生危害；
③
加碱除铝方法又会在使原料在强碱性
‑
强酸性
‑
强碱性的反复中消耗大量的酸碱原料，大幅增加工艺成本。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法，本专利技术的制备方法制备的磷酸铁也具有更低杂质水平，同时不会产生易爆的氢气。
[0006]本专利技术提供了一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法，包括如下步骤：
[0007]A)将磷酸铁浆料的滤出母液或硫酸中的一种与赤泥混合打浆后过滤滤饼，得到预处理后的赤泥；
[0008]B)将预处理后的赤泥与浓硫酸混合，得到浆料，将浆料加热反应，搅拌，得到反应完毕的浆料；
[0009]C)将反应完毕的浆料降温后与氢氧化钠溶液混合，调节pH值，得到混合液；
[0010]D)将混合液与还原剂混合搅拌，进行还原反应，得到还原后的浆料；
[0011]E)将还原后的浆料与碱性溶液调节pH，搅拌过滤，得到硫酸亚铁溶液；
[0012]F)将所述硫酸亚铁溶液和磷酸二氢铵溶液混合，而后加入双氧水，搅拌混合后再
加入磷酸，升温反应，反应得到的浆料过滤出母液，得到滤饼；
[0013]G)将滤饼干燥，煅烧，即得。
[0014]优选的，步骤A)所述硫酸的质量浓度为2％～3％；所述磷酸铁浆料的滤出母液或硫酸中的一种与赤泥的混合质量比为2～5：1；打浆时间为0.5～1h。
[0015]优选的，步骤B)所述浓硫酸质量浓度为30％～60％；所述预处理后的赤泥与浓硫酸混合的质量比为3～5：1；
[0016]所述加热反应具体为：85～95℃保温反应，并搅拌2～3h。
[0017]优选的，步骤C)所述降温具体为降温至60～80℃；所述碱性溶液包括氢氧化钠或氨水溶液；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为30％～32％；所述调节pH值为调节pH值至0.8～1.2。
[0018]优选的，步骤D)所述还原剂与赤泥中铁元素摩尔量之比0.6
‑
0.8：1；
[0019]所述还原反应的温度为60～80℃；时间为1～2h；
[0020]所述还原反应过程还包括使用4％～8％质量分数的碱溶液吸收逸出的二氧化硫气体，吸收后的溶液添加纯水后作为溶剂直接用于配制亚硫酸盐溶液。
[0021]优选的，步骤E)所述氢氧化钠的质量浓度为30％～32％；所述调节pH为调节pH至4.5～5.5；所述搅拌的时间为10～15min。
[0022]优选的，步骤F)所述磷酸的质量浓度为80％；所述磷酸二氢铵为工业级磷酸二氢铵；所述磷酸二氢铵溶液为磷酸二氢铵与水按1：2.8～3.2配制；
[0023]所述硫酸亚铁溶液、工业级磷酸二氢铵、80％质量分数磷酸和双氧水的摩尔量比为1：1.02～1.05：0.12～0.16：0.6～0.8。
[0024]优选的，所述步骤F)具体为：硫酸亚铁溶液和磷酸二氢铵溶液混合20～40min，而后加入双氧水搅拌混合40～50min，后加入磷酸并升温至80℃～95℃，反应2～4h；
[0025]所述步骤F)中母液回收用作步骤A)中预处理。
[0026]优选的，步骤G)所述滤饼为漂洗至洗水电导率低于280μs/cm；所述煅烧具体为：为550℃～650℃氛围中烧结1.5～3h。
[0027]本专利技术提供了一种电池级无水磷酸铁，其特征在于，由上述技术方案任意一项所述的制备方法制备得到。
[0028]与现有技术相比，本专利技术提供了一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法，包括如下步骤：A)将磷酸铁浆料的滤出母液或硫酸中的一种与赤泥混合打浆，得到预处理后的赤泥；B)将预处理后的赤泥与浓硫酸混合，得到浆料，将浆料加热反应，搅拌，得到反应完毕的浆料；C)将反应完毕的浆料降温后与碱性溶液混合，调节pH值，得到混合液；D)将混合液与还原剂混合搅拌，进行还原反应，得到还原后的浆料；E)将还原后的浆料与氢氧化钠溶液调节pH，搅拌过滤，得到硫酸亚铁溶液；F)将所述硫酸亚铁溶液和磷酸二氢铵溶液混合，而后加入双氧水，搅拌混合后再加入磷酸，升温反应，反应得到的浆料过滤出母液，得到滤饼；G)将滤饼干燥，煅烧，即得。本专利技术采用向酸解浆料中直接加入不引入新杂质元素、不产生易爆气体的还原剂进行还原，因杂质元素更低，以此为原料制备的磷酸铁也具有更低杂质水平，有利于实现无水磷酸铁品质的提升。
①
较高温高压水解法与
②
过量加碱形成偏铝酸钠的方法相比，没有铁铝凝胶存在，不需要反复将浆料大幅调节酸碱性，所以能够更轻松的实现铁铝元素的分离，并减少过滤次数与单次过滤耗时；
③
较铁粉还
原法相比，没有活泼单质与酸反应，不会产生易爆的氢气，少部分分解出的二氧化硫可使用氢氧化钠溶液进行吸收，生成稀亚硫酸钠溶液用于配制下一批还原剂溶液。
附图说明
[0029]图1为本专利技术其中一个实施方式所述的流程图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚硫酸盐还原赤泥提铁溶液以制备电池级无水磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：A)将磷酸铁浆料的滤出母液或硫酸中的一种与赤泥混合打浆后过滤滤饼，得到预处理后的赤泥；B)将预处理后的赤泥与浓硫酸混合，得到浆料，将浆料加热反应，搅拌，得到反应完毕的浆料；C)将反应完毕的浆料降温后与碱性溶液混合，调节pH值，得到混合液；D)将混合液与还原剂混合搅拌，进行还原反应，得到还原后的浆料；E)将还原后的浆料与氢氧化钠溶液调节pH，搅拌过滤，得到硫酸亚铁溶液；F)将所述硫酸亚铁溶液和磷酸二氢铵溶液混合，而后加入双氧水，搅拌混合后再加入磷酸，升温反应，反应得到的浆料过滤出母液，得到滤饼；G)将滤饼干燥，煅烧，即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述硫酸的质量浓度为2％～3％；所述磷酸铁浆料的滤出母液或硫酸中的一种与赤泥的混合质量比为2～5：1；打浆时间为0.5h～1h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤B)所述浓硫酸质量浓度为30％～60％；所述预处理后的赤泥与浓硫酸混合的质量比为3～5：1；所述加热反应具体为：85～95℃保温反应，并搅拌2～3h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)所述降温具体为降温至60～80℃；所述碱性溶液包括氢氧化钠或氨水溶液；所述氢氧化钠溶液的质量浓度为30％～32％；所述氨水质量浓度为22％；所述调节pH值为调节pH值至0.8～1.2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤D...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天宇，徐善皖，李锦，李文杰，郭米艳，华俊宏，
申请(专利权)人：湖北虹润高科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：