一種鈦白粉副產物硫酸亞鐵製備磷酸鐵的方法與流程

2023-07-24 16:40:31 1

本發明公開了一種鈦白粉副產物硫酸亞鐵製備磷酸鐵的方法，屬於化工技術領域。

背景技術：

動力用鋰離子電池蓬勃發展，磷酸鐵鋰正極材料的生產量在快速增加。磷酸鐵鋰的鐵源多為磷酸鐵，磷酸鐵往往使用硫酸亞鐵或者硫酸鐵來製備，而硫酸鐵往往也來自硫酸亞鐵。普通的硫酸亞鐵由於純度低，滿足不了製備磷酸鐵的要求，高純度硫酸亞鐵是用純鐵粉和硫酸反應獲得，導致磷酸鐵鋰材料與鋼鐵競爭資源，從長遠發展角度來看是不利的。

同時，我國是鈦白粉生產的大國。採用硫酸法生產鈦白粉時，每生產一噸鈦白粉要產生副產物硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O) 3.5～4噸。據不完全統計，我國鈦白粉工業副產物硫酸亞鐵超過100萬噸/年。副產物硫酸亞鐵除了少量用做聚合硫酸鐵淨水劑外，大部分還未得到充分利用。這不僅浪費硫、鐵資源，而且還造成環境汙染。但是，鈦白粉副產物硫酸亞鐵除含有90 %左右的亞鐵鹽外，還含有Ti、Mn、Mg、Al、Si、Na、K等多種雜質元素。如果能夠充分利用這種硫酸亞鐵副產品製造磷酸鐵鋰材料，那麼可以綜合利用資源，同時解決了鈦白粉副產品硫酸亞鐵的汙染問題。

專利201010511577.0公開了一種鈦白粉副產物硫酸亞鐵的提純方法，利用水解、絮凝、過濾等方法提純硫酸亞鐵，雜質離子的濃度可以降低到10ppm，然後結晶過濾獲得硫酸亞鐵的晶體。

本發明針對合成磷酸鐵為目的，利用在溶液中直接去除雜質陽離子和不溶性陰離子，然後與磷酸鹽反應製備磷酸鐵。

技術實現要素：

一種鈦白粉副產物硫酸亞鐵製備磷酸鐵的方法，將鈦白粉副產物硫酸亞鐵製成飽和溶液，過濾除去未溶解的固體，然後升溫到80~95℃，通入空氣攪拌，加入稀硫酸調節PH在3~4，攪拌產生渾濁，再加入絮凝劑，過濾除去固體，再加入磷酸二氫鈉少量，攪拌產生大量混濁物，再加入絮凝劑，進行過濾除去固體物，向液體中加入磷酸鈉，並利用稀磷酸控制PH值在1~3左右，過濾出固體，進行去離子水洗滌，得到磷酸鐵。所述的稀硫酸濃度在10%~30%，所述的絮凝劑為聚丙烯醯胺，用量為硫酸亞鐵質量的0.005%~0.01%，所述的磷酸濃度為10%~30%，所述的磷酸二氫鈉的用量是硫酸亞鐵質量的1%~2%，所述的磷酸鈉的用量是硫酸亞鐵中鐵的摩爾數的1.02~1.05倍。

本發明的優點是利用低成本的鈦白粉副產物製備磷酸鐵，節約了資源，降低了汙染，而且把硫酸亞鐵的提純與磷酸鐵的合成在一次完成，提高了效率，減少了汙染物的排放，並且排出物基本上是磷酸鹽，可以作為肥料來使用。

具體實施方式

實施例1

鈦白粉副產物硫酸亞鐵1000kg，加入2200kg自來水中，攪拌溶解，過濾掉底部殘留固體，然後升溫到90~95℃，通入空氣攪拌，加入10%稀硫酸調節PH值在3~4，攪拌產生渾濁，再加入100g聚乙烯醯胺絮凝劑，過濾除去固體，再加入磷酸二氫鈉9kg，攪拌產生大量混濁物，再加入100g絮凝劑，進行過濾除去固體物，向液體中加入563kg磷酸鈉粉末攪拌，並利用20%稀磷酸控制PH值在2.5~3，離心過濾洗滌沉澱，得到高純度的磷酸鐵，經檢測各項雜質離子Ti、Al、Pb、Cr等均在20ppm以下。

實施例2

用鈦白粉副產物硫酸亞鐵1000kg，加入2200kg自來水中，攪拌溶解，過濾掉底部殘留固體，然後升溫到80~90℃，通入空氣攪拌，加入20%稀硫酸調節PH值在3~4，攪拌產生渾濁，再加入100g聚乙烯醯胺絮凝劑，過濾除去固體，再加入磷酸二氫鈉16kg，攪拌產生大量混濁物，再加入100g絮凝劑，進行過濾除去固體物，向液體中加入558kg磷酸鈉粉末攪拌，並利用10%稀磷酸控制PH值在2.5~3，離心過濾洗滌沉澱，得到高純度的磷酸鐵，經檢測各項雜質離子Ti、Al、Pb、Cr等均在20ppm以下。