一种磷酸铁次品重造的方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁次品重造的方法。包括以下几个步骤，（1）磷酸铁次品溶解：往磷酸铁次品溶液中加入一定量的硫酸使磷酸铁达到临界粒度。（2）磷酸铁反应结晶与陈化转晶：在反应过程中加入氨水以及表面活性剂，控制氨水的滴加速率，反应温度以及搅拌速率，同时在陈化过程中补加磷酸调节体系的pH值来推动转晶过程的进行和杂质的释放。（3）粗产品洗涤以及陈化后洗涤：去除可溶性盐和转晶后的部分游离酸。（4）干燥与煅烧：脱除产品中的游离水和结晶水。本发明专利技术解决了因为设备及工艺参数调整带来的磷酸铁次品处置问题，提高比表的同时降低硫以及其他杂质含量。以及其他杂质含量。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁次品重造的方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种磷酸铁次品重造的方法。

技术介绍

[0002]随着新能源行业的开发不断深入，作为新能源及环保低碳的动力电池产业得到迅猛发展。而锂离子电池凭借其优异的性能以及适中的制造成本成为众多动力电池的主流发展方向。磷酸铁锂材料充放电平台稳定、安全性好、自放电少、成本低、对环境无污染。是目前理想的混合动力与电动汽车高能量锂电池超大容量电源、风能和太阳能储能设备的正极材料未来发展方向。现阶段，中国磷酸铁锂正极材料市场需求呈现出螺旋式上升趋势。磷酸铁作为合成磷酸铁锂的重要前驱体，其相关品质与性能指标对磷酸铁锂电池有着重要的影响。每生产一吨电池级磷酸铁锂理论上消耗0.92吨无水磷酸铁，相当于磷酸铁锂90%的需求量。由于磷酸铁锂电池在储能及5G基站等领域应用的快速扩大，磷酸铁锂需求量也随之扩大，从而作为原料的磷酸铁需求量也随之增长。
[0003]目前，磷酸铁的制备工艺有固相合成法、水热法、溶胶
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凝胶法、模板法、超声化学法、均相沉淀法、离子交换脱锂法、空气氧化法等。国内制备磷酸铁的方法主要为共沉淀法，以硫酸亚铁为原料，通过调节溶液的pH值控制产品结晶制备而得。现有的生产工艺下，磷酸铁中硫酸根与其余杂质指标随着下游产品的升级改造，要求越来越严格，对于指标控制一直以来都是磷酸铁生产的一个难题。目前的常规洗涤与添加剂的使用能达到一定效果，但是对于磷酸铁内部包裹夹带的部分杂质无法完全去除。在生产过程中，由于参数的控制不稳定和设备异常带来的产品指标不稳定，形成磷酸铁次品。这部分的磷酸铁次品无法通过现有的洗涤煅烧将杂质去除，并且高温条件下的再次煅烧对产品形貌及比表有一定影响。本专利技术将磷酸铁次品重新溶解再结晶，通过晶体结构二次组合，形貌控制等方式获得优等品的磷酸铁，对磷酸铁次品去库存与价值化应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种磷酸铁次品重造的方法。
[0005]实现本专利技术的磷酸铁次品重造的制备方法，包括以下步骤：（1）将所述磷酸铁次品、硫酸、脱盐水按一定比例加入反应器中，搅拌溶解，得到磷酸铁次品溶解料浆。
[0006]（2）向溶解料浆中加入碱液与表面活性剂，调节pH，搅拌反应，得到二水磷酸铁料浆。
[0007]（3）将上述步骤所得到的二水磷酸铁料浆固液分离，对固相补充洗涤液进行两次洗涤。
[0008]（4）向洗涤后的二水磷酸铁料浆中加入磷酸溶液与脱盐水，调节pH，加热搅拌进行陈化，过滤得到陈化后的二水磷酸铁。
[0009]（5）将上述步骤所得到的陈化后的二水磷酸铁料浆固液分离，对固相补充洗涤液进行两次洗涤。
[0010]（6）将上述步骤所得到的洗涤后的二水磷酸铁固液分离，取固相进行干燥破碎，之后再煅烧，得到再造磷酸铁产品。
[0011]所述步骤（1）中，磷酸铁次品与脱盐水的加入量为1:2～2.5，硫酸加入量为理论用量的20%～50%,优选的20%～30%。
[0012]所述步骤（2）中，碱液为8%浓度的氨水，表面活性剂为柠檬酸，加入量为溶解料浆的质量的0.03%～0.1%，优选的，0.05%～0.1%。反应后pH为1.7～2.0，优选的，1.70～1.85。反应温度控制50℃～70℃，反应转速控制500～700rpm。
[0013]所述步骤（3）和步骤(5)中，洗涤液为50℃～70℃脱盐水，脱盐水的体积与过滤后滤液的体积保持一致。
[0014]所述步骤（4）中，加入磷酸浓度为70%，调节后pH为1.7～1.9，优选的，1.8～1.85,。陈化温度为80～95℃，优选的，93～95℃。陈化转速为500～700rpm，陈化变白后再恒温搅拌30～60min。
[0015]所述步骤（6）中，干燥温度为150～170℃，干燥时间为1.5～2.5h。煅烧温度为600～700℃，煅烧时间为2～3h，优选的，煅烧温度为650～680℃，煅烧时间为2～2.5h。
[0016]本专利技术最关键的构思在于：本专利技术通过巧妙的利用磷酸铁溶于硫酸，达到其临界粒度。在此临界粒度下的磷酸铁具有良好的晶体表面能与生成能，致使磷酸铁形成稳定的晶核。现将过饱和溶液中残余零碎的小晶核与形状不规则或缺陷的部分溶解完全，达到临界粒度范围。破坏已经形成产品磷酸铁的形貌结构，通过控制溶液中的pH值使磷酸铁溶液沉淀下来达到重新组合的状态，再通过控制搅拌速率与表面活性剂的添加来减少磷酸铁颗粒团聚的现象和调控产品的形貌，以及磷酸铁颗粒的粒径大小，使反应后的磷酸铁在微观层面达到优等品级别。同时也能减少颗粒间夹带的硫酸根与杂质含量，从根本上解决了团聚包裹问题。在后续的步骤中，通过反应后的二级洗涤过程来除去硫酸根母液残留的硫酸根以及其余可溶性盐类杂质，从而降低产品中的杂质、硫指标的含量。除此之外，在陈化过程中补充磷酸，可在磷酸铁表面微溶出一个离子通道，更利于金属杂质与硫的释放。陈化后的二级洗涤过程用来除去陈化过程中释放出来的杂质以及洗去陈化过程中补充的磷酸，使产品的铁磷指标维持正常同时也使产品中的纯度达到优等品级别。
[0017]本专利技术的磷酸铁次品重造的方法，至少具有如下有益效果：1.本专利技术创新性的将磷酸铁次品溶于硫酸，打破已形成的磷酸铁结构与形貌，使部分磷酸铁回到溶液离子状态，通过控制反应过程的pH值，搅拌速率，降低二水磷酸铁粒度，减少反应过程中结晶团聚现象，使其中包裹的硫酸根能够更好的溶解在水中，再通过多级洗涤的方式，使产品中硫含量与其余杂质指标达到优等品级别。
[0018]2.本专利技术在陈化过程补充少量磷酸，在磷酸铁表面微溶出一个离子通道，更利于金属杂质与硫的释放，陈化后的二级洗涤过程用来除去陈化过程中释放出来的杂质以及洗去陈化过程中补充的磷酸，使产品的铁磷指标维持正常同时也使产品中的纯度达到优等品级别。
[0019]3.本专利技术工艺流程简单，控制稳定，将廉价的磷酸铁次品及废旧磷酸铁进行回收利用，创造更大的经济收益效应，同时也解决了库房存货压力与环保问题。
[0020]说明书附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明，其中：图1为本专利技术实施例的工艺流程图。
具体实施方式
[0021]为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、充分理解本专利技术的目的与效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0022]实施例1一种磷酸铁次品重造的方法，参照图1的工艺流程图，具体过程为：（1）磷酸铁次品的溶解将磷酸铁次品与脱盐水按1：2.1比例充分搅拌混合，硫酸加入量为理论用量的20%，搅拌15min，得到磷酸铁次品溶解料浆。
[0023]（2）合成反应及反应洗涤先将磷酸铁次品溶解料浆升温至50℃，再向磷酸铁次品溶解料浆中缓慢加入5%氨水溶液，同时加入溶解料浆质量0.03%的表面活性剂，严格控制氨水加料速度，调节pH到1.76，保持500rpm的转速充分搅拌使其反应，得到重造后的二水磷酸铁料浆。对反应料浆进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁次品重造的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将所述磷酸铁次品、硫酸、脱盐水按一定比例加入反应器中，搅拌溶解，得到磷酸铁次品溶解料浆；（2）向溶解料浆中加入碱液与表面活性剂，调节pH，搅拌反应，得到二水磷酸铁料浆；（3）将上述步骤所得到的二水磷酸铁料浆固液分离，对固相补充洗涤液进行两次洗涤；（4）向洗涤后的二水磷酸铁料浆中加入磷酸溶液与脱盐水，调节pH，加热搅拌进行陈化，过滤得到陈化后的二水磷酸铁；（5）将上述步骤所得到的陈化后的二水磷酸铁料浆固液分离，对固相补充洗涤液进行两次洗涤；（6）将上述步骤所得到的洗涤后的二水磷酸铁固液分离，取固相进行干燥破碎，之后再煅烧，得到再造磷酸铁产品。2.根据权利要求1所述的磷酸铁次品重造的方法，其特征在于：所述磷酸铁次品主要是硫含量超标以及比表低的问题，S≥400ppm，比表面积≤4m2/g。3.根据权利要求1所述的磷酸铁次品重造的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述磷酸铁次品与脱盐水的加入量为1:2～2.5，硫酸加入量为理论用量的20...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯克敏，彭海南，何兵兵，吴松，盛国臣，谭义凤，张明松，余欣鑫，
申请(专利权)人：贵州磷化新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：