利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法技术

本发明专利技术提供一种利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，包括如下步骤：向磷酸铁污水处理污泥中加入酸液，进行酸浸反应，固液分离，得滤液A；向滤液A中加入萃取剂，萃取得到萃取有机相和萃余相；对萃余相进行多级除杂获得含钴锰磷的溶液，补加铁源和磷源，利用水热合成法制得钴掺杂磷酸亚铁锰粗产物，经洗涤，烘干煅烧，得钴掺杂磷酸亚铁锰。本发明专利技术方法可以对磷酸铁污水处理污泥中P、Mn、Co元素进行综合回收利用，降低钴掺杂磷酸亚铁锰的生产成本。产成本。产成本。

【技术实现步骤摘要】
利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法


[0001]本专利技术涉及磷酸铁污泥利用
，具体涉及一种利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法。

技术介绍

[0002]电池级无水磷酸铁为制备磷酸铁锂的前驱体，随着市场对磷酸铁锂需求的增加，磷酸铁的需求也在同比增长。
[0003]磷酸铁在制备过程中，通常需要用大量的纯水来洗涤磷酸铁滤饼，洗涤掉附着在上面的杂质离子，用水量非常大，产生的生产污水中含磷、Mn、Mg、Ca等元素，而且pH较低，所以磷酸铁污水必须进行处理后才能排放或者重新回用。
[0004]常规为了解决磷酸铁污水问题，磷酸铁生产企业必须自己建设废水处理车间，或者将废水排放到特定污水处理区统一处理。
[0005]磷酸铁污水处理车间的处理工艺大致包括：先将磷酸铁生产车间过来的母液(磷酸铁合成，固液分离的废水)和磷酸铁漂洗废水(磷酸滤饼，在压滤机中用水进行漂洗产生的漂洗废水)经过冷却塔进行降温，在沉降池中加入氨水，调节pH到8～9进行沉降，由于体系中含有过量的磷酸根，Ca、Mg、Mn等金属离子会和磷酸根结合形成磷酸盐沉淀和氢氧化物沉淀，沉降之后用板框压滤机进行过滤，得到含盐废水和滤渣(也称为“磷酸铁污水处理污泥”)。由于磷酸铁污水处理污泥中含磷量较高，目前该污泥主要是作为磷矿卖给磷化工企业生产磷酸或者化肥，产生的效益较低。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要提供一种利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，包括如下步骤：向磷酸铁污水处理污泥中加入酸液，进行酸浸反应，固液分离，得滤液A；向所述滤液A中加入萃取剂，所述萃取剂选自磷酸三丁酯或磷酸三丁酯与稀释剂磺化煤油的混合物，萃取得到萃取有机相和萃余相；调节所述萃余相的pH至7～8，固液分离，得滤液B；向所述滤液B中加入碳酸钠，固液分离，得滤液C；加入氢氧根离子调节所述滤液C的pH至9.5～10，固液分离，得滤液D和含氢氧化锰的滤渣d；向含氢氧化锰的滤渣d中加入水、磷酸、双氧水，反应，固液分离，得含锰滤液E；调节所述含锰滤液E的pH至3～4，再加入除镁剂，反应，固液分离，得含锰滤液F；向所述含锰滤液F中加入纯水，调整溶液中的Mn浓度，然后补加铁源和磷源，调整溶液中Mn、Fe、P的比例，然后加入钴盐，调整溶液中的Co浓度，利用水热合成法，制得钴掺杂磷酸亚铁锰。
[0009]进一步地，所述利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法还包括对钴掺杂磷酸亚铁锰进行洗涤、滤饼烘干煅烧制备电池级无水钴掺杂磷酸亚铁锰的步骤。
[0010]在其中一些实施例中，在所述酸浸步骤中，氢离子的加入量为磷酸铁污水处理污泥中Ca、Mg、Mn摩尔量的2.2～2.6倍，反应温度40～80℃。
[0011]在其中一些实施例中，所述萃取为三级逆流萃取；优选地，所述萃取的工艺参数为：控制萃取过程中有机相和水相的体积比(2.5～3.5)：1，萃取温度为40～60℃，两相接触时间为5～20min，分相时间为15～45min。
[0012]在其中一些实施例中，所述调节萃余相的pH至7～8的步骤，采用的pH调节剂选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种。
[0013]在其中一些实施例中，所述调节含锰滤液E的pH至3～4的步骤采用的pH调节剂选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种。
[0014]在其中一些实施例中，在制备所述含锰滤液E的步骤中，控制稀磷酸加入量为P和Mn的摩尔比为(2.1～2.4):1，双氧水加入量为化学反应摩尔量的50～100％。
[0015]在其中一些实施例中，所述除镁剂选自NH4F或MnF2，控制F
‑
的加入量为溶液中镁物质的量的4.0～5.0倍。优选地，在加入除镁剂的同时还加入微量的MgF2晶体，MgF2晶体的加入量为溶液质量的0.1～0.15wt％。
[0016]在其中一些实施例中，控制P的摩尔量和Mn+Fe的摩尔量的比为(2～2.1):3，溶液中Mn和Fe的摩尔比为a：(1
‑
a)(满足0.5≤a≤0.7)。
[0017]在其中一些实施例中，控制无水磷酸亚铁锰中Co含量为500～1000ppm。
[0018]在其中一些实施例中，所述方法还包括获取精制磷酸的步骤：采用稀磷酸对所述萃取有机相进行洗涤，得洗涤有机相和洗涤废酸，洗涤废酸可循环用于酸浸反应；对所述洗涤有机相加水反萃，得精制磷酸和有机萃余相，精制磷酸可循环用于制备含锰滤液E和/或洗涤所述萃取有机相的工序。优选地，所述采用稀磷酸对所述萃取有机相进行洗涤的工艺参数为：稀磷酸的浓度为10～15wt％，稀磷酸用量为萃取有机相体积的15～30％，洗涤温度为40～60℃。优选地，所述反萃采用三级逆流萃取，优选工艺参数为：反萃有机相和水相的体积比为(3～5):1，萃取温度为40～60℃，两相接触时间为10～20min，分相时间为15～45min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的核心优势在于：
[0020]本专利技术利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法提供了一种回收利用磷酸铁污水处理污泥的新思路，不仅可以对P元素回收和磷酸循环利用，更重要的是可以对Mn和Co元素进行回收利用，制备的钴掺杂磷酸亚铁锰的方法整体上实现了磷酸铁污水处理污泥废渣资源的充分利用，并可以降低生产成本。
附图说明
[0021]图1为实施例1中利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法工艺流程图。
具体实施方式
[0022]经大量研究测试，磷酸铁污水处理污泥的成分组成见下表：
[0023]测试项目含量固含量50～65wt％
P9～13wt％Cr<100ppmCa5000～15000ppmCu<1ppmK50～300ppmMg7000～12000ppmNa150～500ppmNi<100ppmPb<20ppmZn1000～4000ppmMn15000～25000ppmCo1000～1500ppmCd<1ppmTi<20ppmAl<250ppm
[0024]通过组分测试可以看出，磷酸铁污水处理污泥含有较高的P、Ca、Mg、Mn、Zn、Co等元素，固含量高。
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本专利技术。以下各实施例，仅用于说明本专利技术，但不止用来限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本专利技术的保护范围。在本专利技术实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；在本专利技术实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，其特征在于，包括如下步骤：向磷酸铁污水处理污泥中加入酸液，进行酸浸反应，固液分离，得滤液A；向所述滤液A中加入萃取剂，所述萃取剂选自磷酸三丁酯或磷酸三丁酯与稀释剂磺化煤油的混合物，萃取得到萃取有机相和萃余相；调节所述萃余相的pH至7～8，固液分离，得滤液B；向所述滤液B中加入碳酸钠，固液分离，得滤液C；加入氢氧根离子调节所述滤液C的pH至9.5～10，固液分离，得含氢氧化锰的滤渣d；向含氢氧化锰的滤渣d中加入水、磷酸、双氧水，反应，固液分离，得含锰滤液E；调节所述含锰滤液E的pH至3～4，再加入除镁剂，反应，固液分离，得滤液F；向所述滤液F中加入纯水，调整溶液中的Mn浓度，然后补加铁源和磷源，调整溶液中Mn、Fe、P的比例，调整溶液中的Co浓度，利用水热合成法，制得钴掺杂磷酸亚铁锰。2.根据权利要求1所述的利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，其特征在于，还包括对钴掺杂磷酸亚铁锰进行洗涤、滤饼烘干煅烧制备电池级无水钴掺杂磷酸亚铁锰的步骤。3.根据权利要求1或2所述的利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，其特征在于，所述酸浸步骤中，氢离子的加入量为磷酸铁污水处理污泥中Ca、Mg、Mn摩尔量的2.2～2.6倍，反应温度40～80℃。4.根据权利要求1或2所述的利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，其特征在于，所述萃取为三级逆流萃取；优选地，所述萃取的工艺参数为：控制萃取过程中有机相和水相的体积比(2.5～3.5)：1，萃取温度为40～60℃，两相接触时间为5～20min，分相时间为15～45min。5.根据权利要求1或2所述的利用磷酸铁污水处理污泥制备钴掺杂磷酸亚铁锰的方法，其特征在于，调节所述萃余相的pH至7～8的步骤采用的调节剂选自氨水、氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海霞，胡珊珊，刘婷，
申请(专利权)人：湖北锂宝新材料科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：