[發明專利]電池級磷酸二氫銨的生產工藝

有效

• 申請號: 201610336141.X
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105819414B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 尹涵
• 申請（專利權）人: 廣漢雅和化工有限公司
• 主分類號: C01B25/28
• 分類號: C01B25/28
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 孫杰,錢成岑

技術領域

本發明涉及一種磷酸二氫銨的生產工藝，尤其是一種電池級的磷酸二氫銨的生產工藝，屬于磷化工技術領域。

背景技術

磷酸二氫銨，又稱為磷酸一銨，白色晶粒。主要用作肥料和木材、紙張、織物的防火劑，也用于制藥和反芻動物飼料添加劑，還可以用于磷酸鐵鋰等電池正極材料的制備。基于磷酸二氫銨在電池正極材料制作中的應用，為磷化工帶來了新的發展動力和機遇。

電池級磷酸二氫銨，是指能用于電極材料制作的磷酸二氫銨，其技術指標特別是雜質含量相對于食品級更高。由于電池級磷酸二氫銨在電極制作中需要進行前期嚴格的脫水處理和納米級研磨處理，因此電池級磷酸二氫銨晶粒質量會對后續電極制作的預處理過程成本和電極產品質量產生影響。而現有磷酸二氫銨的生產工藝也存在晶粒穩定性控制難度高，晶粒在電極制作預處理階段成本較高的問題。

CN103754851A也中公開了一種電池級晶粒磷酸二氫銨的制備方法，主要采用農用晶粒狀磷酸二氫銨溶解、樹脂吸附、濃縮、階梯降溫、分離的工藝路線而制得電池級晶粒磷酸二氫銨。這種工藝路線使得其生產成本較高，特別是生產中樹脂的耐用性不能得到保證，且樹脂吸附的穩定性差，另外其溶液加熱濃縮的能耗大，階梯式降溫工藝的實際控制難度大，晶粒的控制難度較大，同時該工藝生產規模較小，難以滿足工業化生產需求，目前還停留于實驗或者中試階段。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種可大規模、低成本進行電池級磷酸二氫銨的生產工藝，以滿足電池電極生產對磷酸二氫銨的要求。另外還旨在提供一種電池級磷酸二氫銨的生產工藝，其制得的磷酸二氫銨晶粒質量能夠有效的降低在電池電極生產過程中的預處理成本。

本發明采用的技術方案如下：

一種電池級磷酸二氫銨的生產工藝，包含以下步驟：

（a）配置比重為1.3-1.6的磷酸，控制磷酸雜質含量為：As＜0.0002%、Pb＜0.0006%、Ca＜0.008%、Ni＜0.008%、Cu＜0.0007%、Mn＜0.006%、F＜0.0008%、SO₄^2-＜0.002%、K＜0.002%、Na＜0.003%、不溶物＜0.004%；

（b）向磷酸中通入氨進行銨化反應至體系的PH值為 4.3-5.0；

（c）冷卻結晶，并分離晶粒而得到電池級磷酸二氫銨。

傳統銨化反應制磷酸二氫銨所得晶粒中含有過多的磷酸氫二銨使得其P₂O₅總含量僅約為45%。本發明的電池級磷酸二氫銨的生產工藝，通過對磷酸比重的控制和優化，同時通過銨化反應終點的優化，實現了磷酸二氫銨高效的生產，其結晶產品的磷酸二氫銨的含量高達99%以上，P₂O₅可達61%，相比于傳統銨化工藝制得的磷酸二氫銨的純度得到極大的提高，且具有反應路線簡潔、可操作性好、可控性高、成本較低的優點。

本工藝中通過對磷酸雜質的去除指標的要求，使得能夠滿足后續電池電極生產中對原料磷酸二氫銨雜質含量的需。由于磷酸二氫銨晶粒應用于電池電極生產時需要進行脫水和納米級研磨的預處理，本發明采用的反應工藝可以優化所得的磷酸二氫銨在晶粒大小和含水率方面取得平衡，大大的降低了磷酸二氫銨晶粒在電池電極生產中的前期預處理的成本。

本工藝所述步驟（a）中，采用原料磷酸通過水稀釋獲得目標比重的磷酸。以方便原料的獲取，同時也方便對兩原料進行單獨除雜，提高除雜的效率，并控制工藝成本。

本工藝中，采用的原料磷酸為濃度為85%的工業產品磷酸。

進一步的，控制原料磷酸雜質含量為：As＜0.00015%、Pb＜0.0005%、Ca＜0.005%、Ni＜0.005%、Cu＜0.0005%、Mn＜0.005%、F＜0.0005%、SO₄^2-＜0.001%、K＜0.001%、Na＜0.001%、不溶物＜0.001%。原料磷酸以上各雜質含量的設定是基于除雜工藝的可實現除雜結果，也兼顧除雜的經濟性。基于上述原料磷酸雜質含量，通過水雜質含量的控制可使得電池級磷酸二氫銨產品雜質要求能得到實現。在本工藝中，采用原料磷酸和水進行獨立除雜的工藝，有利于在高濃度下對原料磷酸的雜質去除效率，相比于混合后除雜也能有效的降低五硫化二磷的用量，并節省除雜時間，有利于生產效率的提高，保證過程的經濟性和安全性。

進一步的，原料磷酸采用五硫化二磷在90-120℃的溫度下進行除雜。