[发明专利]一种由钛白渣制备片状磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种由钛白渣制备片状磷酸铁的方法，它是采用水热法技术，以钛白渣、磷酸、氨水为原料，在特定反应条件下制备片状磷酸铁。本发明的方法主要包括两方面内容：一是钛白渣除杂精制高纯硫酸亚铁，二是由硫酸亚铁采用水热法制备片状磷酸铁。本发明通过原料预处理将钛白渣净化除杂得到高纯硫酸亚铁，然后和磷酸、氨水等在水热条件下反应制备磷酸铁，变废为宝，不仅解决了传统钛白粉生产企业固废处理难的环保问题，还得到了经济价值高的磷酸铁产品，因此本发明所述技术具有绿色、环保、低成本等优势，具有极大的工业应用价值。

技术领域

本发明属于材料化工领域，具体涉及到一种由钛白渣制备片状磷酸铁的方法。

技背景术

钛白渣指的是硫酸法钛白粉生产工艺在生产过程中产生的固废副产物，主要成分为硫酸亚铁，根据生产原料及工艺不同，杂质含量略有区别。我国是钛白粉生产大国，大部分采用硫酸法生产工艺，产生大量钛白渣固废，因其杂质含量高、利用价值低，目前仅有少部分用于饲料添加剂、净水剂等的生产，大部分钛白渣无法直接利用，多采用堆存方式处理，造成了严重的安全环保隐患，阻碍了钛白粉生产企业的可持续性发展。

近年来有学者研究发现加入沉淀剂，采用沉淀法除杂工艺可将钛白渣中的大部分杂质离子除去，精制得到高纯硫酸亚铁。高纯硫酸亚铁是制备磷酸铁的主要原材料。随着我国新能源汽车的发展，对磷酸铁的需求越来越大，而钛白渣能提供廉价的铁源，因此将钛白渣精制并进而制备成磷酸铁将会具有显著的成本优势，是钛白渣利用的一条新的途径。

现有钛白渣提纯技术主要包括结晶法、沉淀法和吸附法等。结晶法指的是将钛白废渣与水按一定比例重新混溶，在一定条件下利用溶解度差异而分离提纯制备电池级硫酸亚铁，此法存在能耗高，收率低以及母液处理难等缺点；沉淀法指的是添加沉淀剂将废渣中的杂质离子以沉淀的形式去除，从而提纯制备电池级硫酸亚铁，此法具有处理成本低、工艺流程短、操作方便等优点，缺点是除杂剂的合理选择及工艺参数的控制；吸附法指的是通过形成溶胶或胶团离子，利用其电吸附性除去杂质离子的方法，此法存在工业化应用困难，除杂效果稳定性差等缺点。因而需要对钛白渣沉淀除杂技术进行深入研究获得高纯硫酸亚铁。

目前国内外生产磷酸铁的所需的铁源主要有铁粉以及各种铁盐，如硫酸铁盐、硝酸铁铁等。硫酸亚铁因其价格低廉、来源广泛同时对环境污染小成为了制备磷酸铁的主要铁源。现有磷酸铁制备工艺主要有水热法、液相沉淀法、溶胶-凝胶法等。与其它方法相比，水热法可以有效控制晶体生长过程，从而使得产品形貌一致性好、分散均匀，因此常被用来制备特殊形貌的磷酸铁产品。特殊形貌的磷酸铁如球形、棒状等可以用来作为特定领域的功能材料，提高材料性能，如催化剂等。因此特殊形貌的磷酸铁具有较大的市场需求。

发明内容：

本发明要解决的技术问题在于提供一种由钛白渣制备片状磷酸铁的工艺，既解决现有钛白渣固废处理难题，又创造一定的经济效益。

一种由钛白渣制备片状磷酸铁的方法，此制备方法分为5个工艺步骤：分别为

①原料预处理：指的是将钛白渣进行精制提纯，通过加入沉淀剂在一定条件下使得杂质元素（如镁、钛等）沉淀脱除；

②反应：将精制后的硫酸亚铁与磷酸按物质的量比为1:1.2加至水热反应釜中，然后加入亚铁离子氧化成三价铁离子所需理论质量110%的双氧水，在120-180℃水热条件下反应6-10h，反应过程中利用氨水和磷酸调节反应溶液pH为2.2-2.6；

③过滤洗涤；将反应结束后的溶液静置一段时间，待分层后抽滤并用滤液量10倍的洗水对滤饼进行洗涤；

④干燥：在95 ℃下烘干4h；

⑤脱水：在550 ℃下脱水2h，得到磷酸铁产品。