[發(fā)明專利]一種非晶態(tài)磷酸鐵的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210197484.4
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102745662A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 朱福良
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術領域

本發(fā)明涉及非晶態(tài)磷酸鐵的制備技術。?

背景技術

磷酸鐵是一種用途廣泛的化工原料，可用作食品的增稠劑和補鐵劑，還可以用作顏料、陶瓷金屬釉色釉料。近年來，磷酸鐵作為生產鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的優(yōu)質原料，得到了廣泛的研究和應用。?

磷酸鐵的傳統(tǒng)工業(yè)化生產方法是用磷酸和三氯化鐵在密閉容器中于180-190℃反應2-3小時制成的；另一種方法是用亞鐵鹽在氧化劑存在下加入磷酸制成。此外，中國專利（公開號?CN101172594）公開了一種用于制備磷酸鐵鋰材料的磷酸鐵的制備方法，該方法是將分析純可溶性鐵鹽溶于蒸餾水，配制成0.05～5M的水溶液，加入質量為鐵鹽質量0.01～3％的陰離子表面活性劑，然后按照摩爾比為Fe³⁺:PO₄^3-＝1:0.8～1.2的比例加入分析純磷酸并攪拌均勻，在攪拌狀態(tài)下緩慢加入濃度為1～9M的堿性溶液，加料時間大于1小時，直到溶液pH值達到6～7，將磷酸鐵沉淀物質過濾，過濾出的磷酸鐵用其重量2～5倍的蒸餾水洗滌3～5遍，在真空條件下，于60～90℃范圍內烘干，得到FePO₄·2H₂O粉體，產品具有與磷酸鐵鋰相似的晶體結構。中國專利（公開號?CN101708834）公開了一種圓片狀磷酸鐵的制備方法，是在帶攪拌的反應器中加入預先用硝酸調節(jié)pH=1的去離子水，然后加入鐵源，攪拌下使鐵源溶解完后，再分別加入一定量的磷酸或磷酸鹽、尿素、表面活性劑，用硝酸或氫氧化鈉調節(jié)反應溶液pH，將反應器溶液加熱到80-100℃并在此溫度范圍內反應1.5-3小時，得到白色懸濁液，冷卻，過濾，用去離子水洗滌濾餅，將濾餅在102-120℃的烘箱中烘3-6小時，即可得到磷酸鐵粉體。該產品白度好，形貌為圓片狀，顆粒大小比較均勻，平均粒徑0.3-0.5微米，振實密度≥0.95g/cm³。?中國專利（公開號?CN101172595）公開了一種磷酸鐵的制備方法。該方法以鐵源化合物和磷酸為原料，以簡單有機物為催化劑，將原料和催化劑混合，在80℃-160℃下反應20分鐘到2小時，就可以合成化學式為FexPO₄的磷酸鐵，其中?0.90≤x≤1.10。?中國專利（公開號??CN102120569A）公開了一種磷酸鐵的制備方法。其合成方法是將聚合硫酸鐵與磷酸按比例混合攪拌10min-120min后，用堿性溶液調節(jié)至pH值2-9后，得到白黃色沉淀物磷酸鐵，將其過濾、水洗、烘干、得到成品磷酸鐵。?

上述磷酸鐵的制備方法均為間歇式生產，并只有中國專利（公開號?CN101172594）所制備的磷酸鐵涉及到顆粒的晶型（晶態(tài)）。間歇式生產磷酸鐵工藝復雜，成本高，產品成分比例控制困難、批次穩(wěn)定性差、后續(xù)合成磷酸鐵鋰電化學性能較差。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種非晶態(tài)磷酸鐵的連續(xù)性制備方法。

一種非晶態(tài)磷酸鐵的連續(xù)制備方法，其步驟為：?

（1）金屬混合溶液配制：以化學計量比Fe:P=1:1-1:1.05稱取鐵源和磷源，加入去離子水中配成Fe³⁺離子濃度為1-2mol/L?的金屬混合溶液；

（2）沉淀劑配制：將液氨或25%氨水加入去離子水配制成濃度為2-12?mol/L的氨水溶液作為沉淀劑；

（3）磷酸鐵制備：反應開始前在反應器內加入去離子水和添加劑，并用鹽酸，或者硝酸，或者硫酸，將pH值調到1.2-3.0，作為底液；

（4）金屬混合溶液以200-600mL/h流速加入反應器，持續(xù)攪拌，同時并流加入氨水溶液控制體系pH=1.8-3.5進行沉淀反應；

（5）當磷酸鐵顆粒平均粒徑D50=6-8μm，粒度分布為3-20μm時，通過調節(jié)氨水溶液流量將pH升高0.5-1.0反應10-180分鐘；然后調節(jié)金屬液流量恢復pH=1.8-3.5進行連續(xù)反應；反應過程溫度為40-80℃，攪拌速度為100-400rpm；

（6）將反應器溢流漿料進行過濾、水洗、干燥，得到非晶態(tài)磷酸鐵。