[发明专利]一种利用沉淀微量重金属产生的废磷酸盐合成磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种利用沉淀微量重金属产生的废磷酸盐合成磷酸铁的方法。本发明利用废磷酸盐作为磷源溶解后与含铁溶液并加，或者与亚铁溶液以及双氧水三者并加，在低温条件下合成磷酸铁，过滤得到滤液和滤渣；滤液可回收其中其他有价金属，滤渣经洗涤浆化后加入磷酸在90℃条件下转化，保温后抽滤，将抽滤物料烘干游离水后得到二水磷酸铁，经过煅烧后制备成无水磷酸铁产品。本发明的一种利用沉淀微量重金属产生的废磷酸盐合成磷酸铁的方法，操作简单，制备的磷酸铁产品可达到电池级标准要求，实现了从废磷酸盐中回收磷的目的，可明显降低磷酸铁合成成本；同时使废渣资源化，增加其附加值，也解决了废磷酸盐对环境造成污染的问题。

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，特别涉及一种利用沉淀微量重金属产生的废磷酸盐或不合格磷酸盐合成电池级磷酸铁的方法。

背景技术

橄榄石型磷酸铁锂作为锂离子二次电池正极材料具有独特的优势,不仅原料来源广、制备成本较低、环境友好,而且其稳定的内部结构表现出了优异的安全性和循环性能。通过目前磷酸铁锂材料不同的合成工艺进行对比，发现采用磷酸铁作为磷酸铁锂材料合成的前驱体具有很多优点，前驱体磷酸铁与磷酸铁锂具有类似的结构,在合成磷酸铁锂时具有独特的优势,并且磷酸铁同时提供了铁源和磷源，合成过程中只需要添加锂源便可制备出磷酸铁锂,工艺条件简单可控；磷酸铁作为前驱体，它不仅可以作为新型电极材料和高分子添加剂，也可以作为催化剂来使用，所以生产磷酸铁具有实际应用价值。

国内现有电池级磷酸铁的生产方法主要有以下两种：中国公开号CN107565132A介绍一种向含有硫酸和有机酸的水溶液中加入还原铁粉得到硫酸亚铁水溶液；向硫酸亚铁水溶液中，滴加由过硫酸铵、磷酸铵、纳米粒子控制剂组成的混合液进行沉淀反应，最终得到磷酸铁产品，该方法得到的磷酸铁性能稳定，但反应温度较高，反应时间持续较长，成本较高。中国公开号CN103887499A介绍一种利用丙烯酸铁水溶液和可溶性磷酸盐水溶液制备磷酸铁的方法，该方法制备的磷酸铁粒径小且均匀，但同样存在生产成本较高的问题。

随着国家对环境保护方面的管控加强，各企业在运营过程中必须减少危废、固废产生，沉淀微量重金属生产过程中产生的废磷酸盐以固废的形式处理，既污染环境又增加各企业固废处理成本，利用其合成磷酸铁，既实现了废物治理，资源、能源和环境的和谐发展，也降低了磷酸铁的生产成本，同时保证磷酸铁达到电池级磷酸铁的标准。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种利用沉淀微量重金属产生的废磷酸盐合成电池级磷酸铁的方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案，具体包括如下步骤：

1)将沉淀微量重金属产生的废磷酸盐经过处理后配制成溶液，同时配制含铁溶液；

2)当含铁溶液为亚铁溶液时：向反应釜内加入适量水和双氧水作为反应底液，开启搅拌，将亚铁溶液和废磷酸盐溶液以及双氧水三者并流加入反应釜中进行合成；当含铁溶液为非亚铁溶液时：向反应釜内加入适量水作为反应底液，开启搅拌，将含铁溶液和废磷酸盐溶液并流加入反应釜中进行合成；

其中投料温度为10-90℃，投料时间为10-120min，搅拌转速为80-400rpm，pH值为1.5-3.0，合成后物料在反应釜内保温60-240min，抽滤得到合成物料和滤液；

3)将步骤2)得到的合成物料反复淋洗和浆化洗涤至洗液电导率低于5ms/cm；

4)向步骤3)洗涤后浆料中加入磷酸并搅拌，温度升至90℃后进行转化并保温，转化时间为60-200min；

5)将步骤4)转化后的物料洗涤至电导率低于300μs/cm后抽滤，滤饼在80-120℃下烘干得到二水磷酸铁，将干基二水磷酸铁在450-650℃下煅烧后得到无水磷酸铁。