[发明专利]一种利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法，涉及工业固体废弃物高值化利用技术领域。本发明利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法，包括如下步骤：将硫铁矿烧渣清洗、干燥、粉碎，除去硫铁矿烧渣中的可溶性成分；将硫铁矿烧渣与碳源进行混合，在惰性气氛下煅烧；将煅烧后的硫铁矿烧渣与稀磷酸混合反应后得到酸浸液，将酸浸液过滤得到滤液和滤渣；调节滤液的pH值，并向滤液中加入絮凝剂使滤液纯化；向纯化后的滤液中加入双氧水；将所得产物洗涤、干燥得到磷酸铁。本发明的方法具有工艺流程短、设备投资成本低、无需碱浸取工序以及酸浸过程中所用的酸为稀磷酸，反应温和，且稀磷酸可用工业副产酸，成本较低的优势。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物高值化利用技术领域，尤其涉及一种利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法。

背景技术

随着双碳目标的制定，电动车和大规模储能愈发被重视。磷酸铁锂具有能量密度高、循环稳定性好、成本低廉、环境友好等优势，市场需求快速增加。在当前磷酸铁锂生产工艺中，以磷酸铁为前驱体的固相法工艺是主流，磷酸铁的元素组成、颗粒大小等理化性质对于最终制得的磷酸铁锂的性能至关重要。磷酸铁的制备主要是以可溶性铁盐和磷酸盐为原料，通过共沉淀法制备。

为了降低磷酸铁的成本，研究者们探究以工业含铁固废为原料制备磷酸铁。如申请号为202111433041.6的专利，公开了一种磷铁渣回收电池级磷酸铁材料的方法，该方法提出以磷铁渣为原料，首先混合磷铁渣与酸液，所得混合液进行固液分离和除杂后，得到净磷铁液；然后超声混合有机碳源、补剂和所述净磷铁液，所得混合液低温干燥后得到电池级磷酸铁材料。

硫铁矿主要由硫和铁组成，是硫酸工业的主要原料。硫铁矿烧渣为硫铁矿焙烧提取硫后排出的残渣。中国每年用硫铁矿生产硫酸，产生了大量的硫铁矿烧渣。目前硫铁矿烧渣除了少部分用作炼铁和建筑材料外，大部分采用堆填处理，硫铁矿烧渣中含有大量的铁，主要以Fe₂O₃形式存在，采用堆填处理，不仅浪费资源，而且还造成环境问题，因此，亟需开发硫铁矿的资源化利用技术。

研究者也尝试以硫铁矿烧渣为原料制备磷酸铁。申请号为201110087840.2的专利，提出了一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁的方法，该方法提出利用复合酸性媒质强化硫铁矿烧渣中铁元素的溶出、同步选择性萃取分离可溶性有机酸铁盐、在弱酸性条件下原位置换出高纯度磷酸铁，从而将硫铁矿烧渣转化为高附加磷酸铁产品。但是，该方法以有机酸和无机酸所得复合酸作为萃取剂，且需要使用有机溶剂，且需要通过萃取分离制备磷酸铁，所用有机酸及有机溶剂成本高，且通过有机相、水相分离导致Fe回收率降低。

申请号为201810922413.3的专利，提出了一种利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法，该方法首先将硫铁矿烧渣清洗、干燥后粉碎，形成硫铁矿烧渣粉料，然后与酸溶液混合形成混合料；将所述混合料加热至60～120℃进行水热反应6～12h，然后使固液分离并收集反应液；调节所述反应液的温度至60～100℃、pH值至1.0～1.5，搅拌后纯化，得氢氧化铁胶体；将所述氢氧化铁胶体溶解于磷酸溶液中，然后加热至80～160℃进行水热反应6～12h，再使固液分离并收集固体产物；对所述固体产物进行洗涤、干燥以及煅烧后，获得高纯磷酸铁产品。但是，该方法需要先通过酸浸得到溶液，然后纯化并通过加入氨水调pH得到氢氧化铁胶体，再将胶体溶于磷酸中得到磷酸铁，使得该方法的流程较长、设备投资大。