[发明专利]一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺

说明书

本发明公开一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺。其包括钛白粉副产物提高pH和加铁粉来除杂净化溶液，然后再氧化将亚铁氧化成三价铁，然后调节硫酸铁的pH，采用二(2‑乙基己基)磷酸萃取其中的三价铁离子，采用5‑6级逆流萃取和5‑6级逆流酸溶液洗涤和2‑3级逆流纯水洗涤，得到水洗后的有机相，将磺化煤油蒸馏出去，将蒸馏后的有机相混合催化剂，在300‑320℃反应3‑4小时，将反应后的物料加入乙醇洗涤后烘干，得到高纯纳米磷酸铁。本发明的一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺，通过钛白粉副产物，可以制备高纯纳米磷酸铁，得到的磷酸铁纯度高，粒度细，比表面积大，磷铁比为0.995‑1.01，废水产生量少。

技术领域

本发明涉及一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺，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.亚铁溶液的净化，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、高纯磷酸亚铁来制备，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。

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，本发明提供了一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺，通过钛白粉副产物，可以制备高纯纳米磷酸铁，得到的磷酸铁纯度高，粒度细，比表面积大，磷铁比为0.995-1.01，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：

本发明的一种电池级高纯纳米磷酸铁的工艺，为以下步骤：

(1)将钛白粉副产物加水溶解，溶解至溶液中全铁含量为30-50g/l，加入氢氧化铁泥和铁粉的混合物，在50-70℃反应，调节溶液的终点pH为4.5-5.5，在此pH下反应0.5-1小时，过滤，得到第一滤渣和第一滤液；

(2)将第一滤液加入酸调节pH为1-1.5，然后通入空气氧化，同时酸维持溶液的pH为1-1.5，至溶液中的[Fe²⁺]在3-5g/l，然后再继续在此pH下静置1-1.5小时，过滤，得到第二滤渣和第二滤液；