一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111847416A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010758600.X(22)申请日2020.07.31(66)本国优先权数据202010719759.02020.07.24CN(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人周康根胡振光彭长宏陈伟张雪凯江洋吴业惠子李嘉(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人张伟魏娟(51)Int.Cl.C01B25/37(2006.01)C01G49/14(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法(57)摘要本发明公开了一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，该方法是将钛白副产硫酸亚铁溶于水得到硫酸亚铁溶液后，通过中和水解沉淀法或金属还原水解沉淀法脱除包含Ti和Al在内的杂质，得到硫酸亚铁净化液；向所述硫酸亚铁净化液中，先加入磷酸和/或磷酸盐充分混合或溶解，再加入硫酸溶液调节硫酸亚铁净化液至强酸性，再加入氧化剂进行氧化反应使亚铁离子转化成铁离子，最后升温回流，反应完成后，进行液固分离，固体产物经过水洗、烘干，即得。该方法可以获得高纯度和高振实密度的水合磷酸铁，且过程简单，条件温和，充分利用钛白副产硫酸亚铁，铁回收率高，成本低，满足工业生产要求。CN111847416ACN111847416A权利要求书1/1页1.一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将钛白副产硫酸亚铁溶于水得到硫酸亚铁溶液，所述硫酸亚铁溶液通过中和水解沉淀法或金属还原水解沉淀法脱除包含Ti和Al在内的杂质，得到硫酸亚铁净化液；2)向所述硫酸亚铁净化液中，先加入磷酸和/或磷酸盐充分混合或溶解，再加入硫酸溶液调节硫酸亚铁净化液的pH值至-0.5～1.2，再加入氧化剂进行氧化反应使亚铁离子转化成铁离子，最后升温至80～125℃反应8.0～48.0h，反应完成后，进行液固分离，固体产物经过水洗、烘干，即得。2.根据权利要求1所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：所述硫酸亚铁溶液的亚铁离子浓度为1.5～3.0mol/L。3.根据权利要求1所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：所述中和水解沉淀法为：将硫酸亚铁溶液通过碱性中和试剂调节pH至3.0～6.0，在30～60℃温度下反应1.0～3.0h；所述碱性中和试剂为可溶性碱、碳酸亚铁、氧化亚铁、硫化亚铁中至少一种。4.根据权利要求1所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：所述金属还原水解沉淀法为：将硫酸亚铁溶液通过金属还原剂调节pH至3.0～6.0，在30～60℃温度下反应1.0～3.0h；所述金属还原剂为铁物料。5.根据权利要求1所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸二氢盐、磷酸氢盐、中性磷酸盐中至少一种。6.根据权利要求1所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：硫酸亚铁净化液中总铁与磷酸和/或磷酸盐中总磷的摩尔比为1.0:1.0～1.3。7.根据权利要求1所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：所述氧化剂为过氧化氢、过氧化钾、过氧化钠、过硫酸盐、臭氧中至少一种。8.根据权利要求1或7所述的一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法，其特征在于：所述氧化剂的用量以将硫酸亚铁净化液中亚铁离子全部转化成铁离子所需氧化剂理论摩尔量的1～2倍计量。2CN111847416A说明书1/6页一种钛白副产硫酸亚铁制备水合磷酸铁的方法技术领域[0001]本发明涉及一种水合磷酸铁的制备方法，特别涉及一种利用钛白副产物硫酸亚铁制备电池级水合磷酸铁的方法，属于工业固废资源化利用及无机电池材料制备技术领域。背景技术[0002]硫酸法钛白每产1.0t钛白粉约产生3.5～4.0t硫酸亚铁副产品，产出量达750万t/a，因其含有较高的Mn、Mg、Ca、Zn、Ti、Al等杂质元素而无法被直接利用，长期以来都是作为固体废弃物堆放，如此大量的硫酸亚铁副产物不仅影响了环境，而且对铁资源造成了浪费，很大程度上制约了钛白粉产业发展。[0003]磷酸铁锂正极材料是中国目前发展最为迅速的锂电池正极材料，其原料来源广泛，价格低廉，在国内电池行业广泛应用于汽车、电动工具、储能设备、应急电源设备和移动电源等领域，其中新能源电动车为主要应用领域。磷酸铁作为磷酸铁锂的前驱体，其纯度、结构和形貌对磷酸铁锂的性能有很大影响，不同磷酸铁原料合成出的磷酸铁锂电化学性能相差较大。磷酸铁通常由硫酸亚铁与磷酸盐反应制备，目前大部分磷酸铁生产厂家，通常采用硫酸