【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池正极材料，具体涉及一种胶磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法。
技术介绍
1、随着新能源汽车的快速发展，国内动力电池市场需求大涨。目前市面上主流的磷酸铁锂电池组成复杂，生产成本较高，仅正极材料磷酸铁锂便占电池总成本的60％。目前，行业内绝大多数厂家采用可溶性磷酸盐与钛白粉副产物硫酸亚铁反应生成电池级磷酸铁，其中可溶性磷酸盐主要为湿法磷酸工艺中间产物或最终产物磷酸经过简单的化学反应制得。该生产工艺需要用到大量磷酸和磷酸盐，一方面导致了磷矿资源短缺，另一方面增加了磷化工及磷肥企业的生产负担。
2、磷矿已被我国列为一项重要的战略资源。我国磷矿资源储量丰富，但整体磷矿品位较差，其中磷矿的p2o5平均品位仅为17％。与此同时，我国的农业大国属性导致了更多的磷肥需求。当前，行业内将p2o5含量为24-30％的磷灰岩作为低品质磷肥的主要生产原料，而p2o5含量为15-24％的磷灰岩则必须经过富集处理后才能作为高品位磷复肥的原料。由于我国湖北地区的磷矿主要以贫瘠的胶磷矿为主，其中磷矿p2o5含量不超过20％，磷矿利用较困难。此外，胶磷矿杂质含量高，研磨困难，这对于矿物的浮选又带来了新的挑战。
技术实现思路
1、鉴于以上胶磷矿利用面临的问题以及磷酸铁锂电池企业对磷酸盐产品的依赖，提出一种针对p2o5含量为15-24％的磷灰岩与铁粉分别为磷源和铁源制备磷酸铁的方法。该方法能促进低品位胶磷矿的有效利用，缩减磷酸铁生产成本。铁粉一方面作为铁源，另一方面作为ph调节剂和除杂剂
2、本专利技术提供一种胶磷矿和铁粉制备磷酸铁的方法包括下述步骤：
3、1)将磷矿置于球磨罐中，采用小规格氧化锆微球进行干磨处理。
4、2)将步骤1)中的磷矿粉置于反应釜中，加入浓硫酸进行酸化处理，加入铁粉将溶液ph调整至2.5-3.0，加入聚合硫酸铁并高速搅拌3-5min，加入具有端羟基长链聚氧乙烯有机物并高速搅拌3-5min，静置沉淀后过滤并收集滤液。
5、3)将步骤2)中的滤液置于反应釜中，加入氧化剂，调整反应液的温度和搅拌速度，陈化得到反应液料浆。
6、4)将步骤3)中的反应液料浆过滤洗涤得滤饼，然后将滤饼与去离子水混合均匀，加入浓磷酸将溶液ph调整至1.5-2.0，高温陈化得到磷酸铁料浆。
7、5)将步骤4)中的磷酸铁料浆过滤洗涤，然后进行喷雾干燥、煅烧处理得到无水磷酸铁。
8、优选的，所述步骤1)中球磨罐转速为1600-2400r/min，球磨时间为1-3h，磷矿粉粒度为50-250μm。
9、优选的，所述步骤2)中浓硫酸的浓度为40-80％，磷矿粉、浓硫酸和铁粉的质量比为1-1.5:2-2.5:8-10，反应过程中处于煮沸状态，聚合硫酸铁、具有端羟基长链聚氧乙烯有机物、磷矿质量比为2-5‰:1-2‰:1。
10、优选的，所述步骤2)中聚合硫酸铁、具有端羟基长链聚氧乙烯有机物、磷矿质量比为2‰-5‰:1‰-2‰:1；其中具有端羟基长链聚氧乙烯有机物为14-羟基-十二烷基聚氧乙烯、16-羟基-十四烷基聚氧乙烯、18-羟基-十六烷基聚氧乙烯中的一种或多种优选的，所述步骤3)中氧化剂为h2o2、o2、空气中一种或多种混合物；搅拌转速为400-600rpm，反应50-60min。
11、优选的，所述步骤4)中滤饼、去离子水和浓磷酸质量比为10-15:20-25:1-1.3，搅拌转速为400-600rpm，在90-95℃条件下反应70-80min。
12、优选的，所述步骤5)中升温速率为5-10℃/min，烧结温度为550-650℃，烧结时间控制在3-8h。
13、通过铁粉和磷矿反应体系的优化，使本专利技术具有以下增益效果：
14、1)通过低品质磷矿作为磷源，减少了磷酸铁生产成本，具有原材料来源广泛，处理简单，价格低廉等优势。
15、2)通过采用具有端羟基长链聚氧乙烯有机物在酸性条件下水解生成多个活性羟基官能团，羟基与聚合硫酸铁中fe3+配位，形成有机-无机复合絮凝剂，充分发挥了聚合硫酸铁的电中和能力和有机高分子长链的吸附架桥性能，从而提升了反应絮凝除杂效果。
16、3)铁粉一方面作为铁源参与磷酸铁合成，另一方面作为ph调节剂促使铁磷混合溶液中的杂质金属离子水解，采用聚合硫酸铁和具有端羟基长链聚氧乙烯有机物的复合絮凝作用，促使低品位磷矿中的胶状悬浮物及钙、镁、铝等水解的胶体颗粒附聚、桥接，从而达到絮凝除杂作用。
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1.一种磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述的方法包括如下内容：
2.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤S1中球磨罐转速为1600-2400 r/min，球磨时间为1-3 h，磷矿粉粒度为50-250 μm。
3.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤S2中浓硫酸的浓度为40-80%，磷矿粉、浓硫酸和铁粉的质量比为1-1.5:2-2.5:8-10，反应过程处于煮沸状态。
4.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤S2中聚合硫酸铁、具有端羟基长链聚氧乙烯有机物、磷矿质量比为2‰-5‰:1‰-2‰:1；其中具有端羟基长链聚氧乙烯有机物为14-羟基-十二烷基聚氧乙烯、16-羟基-十四烷基聚氧乙烯、18-羟基-十六烷基聚氧乙烯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤S3中氧化剂为H2O2、O2、空气中一种或多种混合物；搅拌转速为400-600 rpm，反应50-60 min。<...
【技术特征摘要】
1.一种磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，所述的方法包括如下内容：
2.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s1中球磨罐转速为1600-2400 r/min，球磨时间为1-3 h，磷矿粉粒度为50-250 μm。
3.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s2中浓硫酸的浓度为40-80%，磷矿粉、浓硫酸和铁粉的质量比为1-1.5:2-2.5:8-10，反应过程处于煮沸状态。
4.根据权利要求1所述的磷矿和铁粉制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s2中聚合硫酸铁、具有端羟基长链聚氧乙烯有机物、磷矿质量比为2‰-5‰:1‰-2‰:1；其中具有端羟基长链聚氧乙烯有机物为14-羟基-十二烷基聚氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：林立，覃海权，王浩伟，王祖静，沈维云，郑磊，
申请(专利权)人：宜都兴发化工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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