一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116022756A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211441585.1(22)申请日2022.11.17(71)申请人贵州磷化新能源科技有限责任公司地址550300贵州省贵阳市开阳县硒城街道办经开区智能服务中心(72)发明人冯克敏何兵兵陈飞盛国臣吴松谭义凤张明松李绍清(74)专利代理机构贵阳中工知识产权代理事务所52106专利代理师王蕊(51)Int.Cl.C01B25/37(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法(57)摘要本发明公开了一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，包括以下步骤：(1)将硫铁矿烧渣在管式气氛炉中还原焙烧；(2)将焙烧后的产物用硫磷混酸进行浸取，过滤；(3)往滤液中加入铁粉，将部分三价铁全部还原成二价，再加入硫化钠溶液除重金属，反应后加入氨水调节pH，然后加入碳酸氢铵，反应后过滤；(4)往滤液中加入硫酸调节pH，然后缓慢加入双氧水后升温，反应后过滤；(6)将滤饼洗涤、干燥、焙烧、粉碎后得到电池级无水磷酸铁。本发明采用低值的硫铁矿烧渣为铁源，肥料级湿法磷酸为磷源，充分利用原料间的协同作用，采用混合除杂工艺得到磷酸亚铁净化液，然后采用一步法制备磷酸铁，极大程度降低了铁源和磷源成本。CN116022756ACN116022756A权利要求书1/1页1.一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将硫铁矿烧渣在管式气氛炉中还原焙烧；(2)将焙烧后的产物用硫磷混酸进行浸取，过滤；(3)往滤液中加入铁粉，将部分三价铁全部还原成二价，然后再加入硫化钠溶液，反应一段时间后再往滤液中加入氨水调节pH，然后加入碳酸氢铵，反应一段时间后加入絮凝剂聚丙烯酰胺，搅拌后过滤；(4)往滤液中加入硫酸调节pH，然后缓慢加入双氧水，加完后升温，反应后过滤；(5)将滤饼洗涤、干燥、焙烧、粉碎后得到电池级无水磷酸铁。2.根据权利要求1所述的一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于步骤(1)中还原焙烧采用的还原剂为石墨、煤炭粉、蔗糖、葡萄糖、一氧化碳、氢气中的一种，其中采用石墨、煤炭粉、蔗糖、葡萄糖中的一种为还原剂时，折纯碳与硫铁矿烧渣中铁的摩尔比为0.5～1:1，焙烧温度800～1000℃；采用一氧化碳、氢气中的一种为还原剂时，焙烧温度600～900℃，还原焙烧时间为0.5～3h。3.根据权利要求1所述的一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于步骤(2)中磷酸采用肥料级湿法磷酸，磷酸用量为磷铁摩尔比1.39～1.40:1，磷酸浓度为20%～25%；硫酸与铁摩尔比为0.3～0.4:1，硫酸浓度为20%～25%；酸浸温度60～90℃，酸浸时间0.5～3h。4.根据权利要求1所述的一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于步骤(3)中铁粉加入量的控制方式为加至溶液中开始出现气泡为止，硫化钠配成13%浓度加入，硫化钠溶液用量为酸浸液质量的4%～6%。5.根据权利要求1所述的一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于步骤(3)中氨水浓度为10%～20%，用氨水调节pH值的终点为3.5～4.1；碳酸氢铵加入量为溶液质量的0.3%～1%。6.根据权利要求1所述的一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于步骤(4)中用硫酸调节pH为1.5～2.1，双氧水浓度为5%～8%，双氧水与铁摩尔比0.6～0.65:1，双氧水加入时间10～15min，加完后升温至90～95℃，反应时间2.5～3h。7.根据权利要求1所述的一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法，其特征在于步骤(5)中采用三级再浆逆流洗涤方式，洗涤水用量与料浆量体积流量比为1～1.1:1，干燥温度200～250℃，干燥时间1～2h，焙烧温度600～700℃，焙烧时间1.5～2h。2CN116022756A说明书1/5页一种硫铁矿烧渣与湿法磷酸制备电池级磷酸铁的方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池材料领域，具体涉及电池级无水磷酸铁制备过程中低值铁源与磷源的提取/净化方法。背景技术[0002]磷酸铁制备技术发展至今已相当成熟，主流工艺包括氨法路线与钠法路线。其中氨法路线采用工业级磷酸一铵/磷酸二铵为磷源，钠法路线采用工业级磷酸为磷源，两种路线的铁源绝大部分都是采用钛白粉副产七水硫酸亚铁。随着国家大力发展新能源产业，磷酸铁作为磷酸铁锂正极材料前驱体也迎来了较好的发展机会，然而随着磷化工、钛白粉等行业企业纷纷布局，磷酸铁将面临产能过剩，为了提高市场竞争力，降低磷酸铁生产成本显得尤为重要。目前生产1吨无水磷酸