[发明专利]一种钛白粉副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种钛白粉副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，其特征是：将钛白粉副产物硫酸亚铁制成饱和溶液，过滤除去未溶解的固体，然后升温到80~95℃，通入空气搅拌，加入稀硫酸调节PH值在3~4，搅拌产生浑浊，再加入絮凝剂，过滤除去固体，再加入磷酸二氢钠少量，搅拌产生大量混浊物，再加入絮凝剂，进行过滤除去固体物，向液体中加入磷酸钠，并利用稀磷酸控制PH值在1~3左右，过滤出固体，进行去离子水洗涤，得到磷酸铁。本发明的优点是利用低成本的钛白粉副产品制备磷酸铁，节约了资源降低了污染，而且把硫酸亚铁的提纯与磷酸铁的合成在一次完成，提高了效率，减少了污染物的排放，并且排出物基本上是磷酸盐，可以作为肥料来使用。

技术领域

本发明公开了一种钛白粉副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，属于化工技术领域。

背景技术

动力用锂离子电池蓬勃发展，磷酸铁锂正极材料的生产量在快速增加。磷酸铁锂的铁源多为磷酸铁，磷酸铁往往使用硫酸亚铁或者硫酸铁来制备，而硫酸铁往往也来自硫酸亚铁。普通的硫酸亚铁由于纯度低，满足不了制备磷酸铁的要求，高纯度硫酸亚铁是用纯铁粉和硫酸反应获得，导致磷酸铁锂材料与钢铁竞争资源，从长远发展角度来看是不利的。

同时，我国是钛白粉生产的大国。采用硫酸法生产钛白粉时，每生产一吨钛白粉要产生副产物硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O) 3.5～4吨。据不完全统计，我国钛白粉工业副产物硫酸亚铁超过100万吨/年。副产物硫酸亚铁除了少量用做聚合硫酸铁净水剂外，大部分还未得到充分利用。这不仅浪费硫、铁资源，而且还造成环境污染。但是，钛白粉副产物硫酸亚铁除含有90 %左右的亚铁盐外，还含有Ti、Mn、Mg、Al、Si、Na、K等多种杂质元素。如果能够充分利用这种硫酸亚铁副产品制造磷酸铁锂材料，那么可以综合利用资源，同时解决了钛白粉副产品硫酸亚铁的污染问题。

专利201010511577.0公开了一种钛白粉副产物硫酸亚铁的提纯方法，利用水解、絮凝、过滤等方法提纯硫酸亚铁，杂质离子的浓度可以降低到10ppm，然后结晶过滤获得硫酸亚铁的晶体。

本发明针对合成磷酸铁为目的，利用在溶液中直接去除杂质阳离子和不溶性阴离子，然后与磷酸盐反应制备磷酸铁。

发明内容

一种钛白粉副产物硫酸亚铁制备磷酸铁的方法，将钛白粉副产物硫酸亚铁制成饱和溶液，过滤除去未溶解的固体，然后升温到80~95℃，通入空气搅拌，加入稀硫酸调节PH在3~4，搅拌产生浑浊，再加入絮凝剂，过滤除去固体，再加入磷酸二氢钠少量，搅拌产生大量混浊物，再加入絮凝剂，进行过滤除去固体物，向液体中加入磷酸钠，并利用稀磷酸控制PH值在1~3左右，过滤出固体，进行去离子水洗涤，得到磷酸铁。所述的稀硫酸浓度在10%~30%，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺，用量为硫酸亚铁质量的0.005%~0.01%，所述的磷酸浓度为10%~30%，所述的磷酸二氢钠的用量是硫酸亚铁质量的1%~2%，所述的磷酸钠的用量是硫酸亚铁中铁的摩尔数的1.02~1.05倍。

本发明的优点是利用低成本的钛白粉副产物制备磷酸铁，节约了资源，降低了污染，而且把硫酸亚铁的提纯与磷酸铁的合成在一次完成，提高了效率，减少了污染物的排放，并且排出物基本上是磷酸盐，可以作为肥料来使用。

具体实施方式

实施例1

钛白粉副产物硫酸亚铁1000kg，加入2200kg自来水中，搅拌溶解，过滤掉底部残留固体，然后升温到90~95℃，通入空气搅拌，加入10%稀硫酸调节PH值在3~4，搅拌产生浑浊，再加入100g聚乙烯酰胺絮凝剂，过滤除去固体，再加入磷酸二氢钠9kg，搅拌产生大量混浊物，再加入100g絮凝剂，进行过滤除去固体物，向液体中加入563kg磷酸钠粉末搅拌，并利用20%稀磷酸控制PH值在2.5~3，离心过滤洗涤沉淀，得到高纯度的磷酸铁，经检测各项杂质离子Ti、Al、Pb、Cr等均在20ppm以下。

实施例2

用钛白粉副产物硫酸亚铁1000kg，加入2200kg自来水中，搅拌溶解，过滤掉底部残留固体，然后升温到80~90℃，通入空气搅拌，加入20%稀硫酸调节PH值在3~4，搅拌产生浑浊，再加入100g聚乙烯酰胺絮凝剂，过滤除去固体，再加入磷酸二氢钠16kg，搅拌产生大量混浊物，再加入100g絮凝剂，进行过滤除去固体物，向液体中加入558kg磷酸钠粉末搅拌，并利用10%稀磷酸控制PH值在2.5~3，离心过滤洗涤沉淀，得到高纯度的磷酸铁，经检测各项杂质离子Ti、Al、Pb、Cr等均在20ppm以下。