[发明专利]一种利用钛白粉副产物制备磷酸铁的方法

说明书

本发明公开一种利用钛白粉副产物制备磷酸铁的方法。其包括萃取剂的制备，将制备的萃取剂与经过提纯的钛白粉副产物硫酸亚铁溶液加入氯化钠之后混合，萃取其中的铁离子，然后加入磷酸二氢铵进行反萃得到铁的沉淀，再经过加热分解，洗涤烘干除铁后得到高纯度的磷酸铁。本发明的一种利用钛白粉副产物制备磷酸铁的方法，通过钛白粉副产物，可以制备磷酸铁，得到的磷酸铁纯度高，粒度为0.45‑0.5微米，粒径分布窄，成本低，比表面积小，分散性好，磷铁比为1.0‑1.01，废水产生量少。

技术领域

本发明涉及一种利用钛白粉副产物制备磷酸铁的方法，属于新能源电池材料领域。

背景技术

磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末。是铁盐溶液和磷酸钠作用的盐，其中的铁为正三价。其主要用途在于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等。

高纯度的二水磷酸铁的颜色为近白色或浅(淡)黄白色粉末，随着结晶水的丢失，颜色逐渐变黄，纯无水物呈黄白色粉末。二水物磷酸铁中磷(P)超标时外观呈灰白色或暗灰白色；如铁超标时呈暗黄色。磷铁比是衡量磷酸铁品质最关键的指标，也是决定磷酸铁锂品质最关键的因素。磷酸铁中如存在大量的二价铁或钠、钾、硫酸根、铵根离子时，二水磷酸铁则呈暗黑色或灰白色。振实密度：1.13～1.59g/cm3，松装密度0.75～0.97g/cm3。加热时易溶于盐酸，但难溶于其它酸，几乎不溶于水、醋酸、醇。

随着磷酸铁锂电池的大规模使用，磷酸铁做为磷酸铁锂正极材料的主要原料，其需求量大大提高，预计每年的需求量大于5万吨。

但是现在的磷酸铁制备一般采用亚铁盐、氧化剂和磷酸盐反应的工艺，但是存在的问题是：1.由于三价铁离子特别容易水解沉淀，所以在制备磷酸铁过程中，容易产生氢氧化铁等杂质导致磷酸铁纯度不高；2.铁溶液的净化，特别是其中的锰、镁、镍、钠等离子，难以用较低的成本进行除掉，所以必须采用高纯度的铁原料，如高纯铁粉、高纯硫酸亚铁来制备，造成成本高；3.液相沉淀来制备磷酸铁存在粒径太粗等问题，而采用溶胶等方法制备的超细磷酸铁存在杂质不容易洗掉等缺点；4.粒径不可控，团聚现象严重，粒径较大，一般大于1微米；5.废水产生量大，一般一吨磷酸铁废水产生量高达100吨。

同时针对钛白粉副产物硫酸亚铁，每年的产生量达到百万吨，其回收利用一般用作净水剂等低附加值，由于其中含有大量的镁、锰、锌等杂质离子，对于其高端循环利用有很大的障碍作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用钛白粉副产物制备磷酸铁的方法，通过钛白粉副产物，可以制备磷酸铁，得到的磷酸铁纯度高，粒度为0.45-0.5微米，粒径分布窄，成本低，比表面积小，分散性好，磷铁比为1.0-1.01，废水产生量少。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种利用钛白粉副产物制备磷酸铁的方法，其为以下步骤：

(1)萃取剂的制备，将异壬烷、正丁醇钠、氨气、氢气在催化剂的存在下反应得到萃取剂，得到的萃取剂与乙酸丁酯和磺化煤油按照体积比20-30:40-50:20-40搅拌混合均匀，再加入质量分数为10-20％的次氯酸溶液，按照萃取剂与次氯酸溶液质量比为1:2-4混合，在温度为20-30℃搅拌混合60-75min,静置分层，得到有机相和水相；

(2)将钛白粉副产物加水溶解后，溶解至溶液中总铁含量为0.5-1mol/L，加入铁粉调节溶液的pH为5-6,过滤得到第一滤液和第一滤渣，第一滤液加入盐酸调节溶液的pH为1.5-2,然后加入氯化钠使得溶液中的氯离子与总铁的摩尔比为4.5-4.8:1，得到调配后的铁溶液；