[發(fā)明專利]一種利用磷化渣為原料制備電池用磷酸鐵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710900825.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107720715B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈毅;柴琪;肖江平;楊運(yùn)泉;劉憲;王威燕;李同春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南華菱節(jié)能環(huán)保科技有限公司;湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B25/37
• 分類號(hào): C01B25/37;C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發(fā)明涉及一種利用磷化渣為原料制備電池用磷酸鐵的方法。本發(fā)明先以稀硝酸對(duì)磷化渣進(jìn)行酸洗，以脫除部分雜質(zhì)金屬；再以強(qiáng)堿溶液浸取，使大部分Fe³⁺、Fe²⁺和Zn²⁺形成氫氧化物沉淀去除；所得溶液以活性炭吸附、脫色和溶劑萃取，使Zn²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺和Cu²⁺等雜質(zhì)金屬離子進(jìn)一步脫除，萃余液以磷酸調(diào)節(jié)pH；再向所得溶液中加硝酸鐵進(jìn)行沉淀反應(yīng)，當(dāng)懸浮液達(dá)到一定的pH值后，進(jìn)行過(guò)濾分離，固體經(jīng)洗滌、烘干，即得到質(zhì)量符合《電池用磷酸鐵（HG/T 4701?2014）》標(biāo)準(zhǔn)要求的磷酸鐵產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備投資少、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低、磷化渣中磷資源回收效率高，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以鋼鐵金屬制品過(guò)程所產(chǎn)生的磷化渣固體廢棄物為原料制備電池用磷酸鐵的方法，屬于固體廢棄物資源化利用技術(shù)。

背景技術(shù)

鋼鐵金屬制品生產(chǎn)過(guò)程中，鋼材表面的磷化處理會(huì)產(chǎn)生磷化渣固體廢棄物。磷化渣中除含有一定量的水分外，其主要成分為磷酸鐵和磷酸鋅。分析表明，磷化渣中各組分的質(zhì)量含量約為：水分占15~20%，TFe(Fe³⁺和Fe²⁺)占15~25%，Zn²⁺占2~5%，PO₄^3-占50~55%。此外，磷化渣中還含有少量的Ca²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺等雜質(zhì)元素，其總質(zhì)量含量約為0.5~2.0%。目前，我國(guó)磷化渣的產(chǎn)生量約占鋼鐵制品磷化處理量的0.5~1.0%，每年由此所產(chǎn)生的磷化渣固廢高達(dá)50萬(wàn)噸以上。近年來(lái)，隨著我國(guó)鋼鐵企業(yè)鋼材深加工能力的不斷擴(kuò)大，其金屬制品過(guò)程所產(chǎn)生的磷化渣的處理/處置問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)和磷化產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)，由于磷化渣固廢已被列入“國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄”，若不加處理隨意排放，還會(huì)造成環(huán)境污染問(wèn)題并浪費(fèi)可回收利用的有價(jià)化產(chǎn)資源。

目前，磷化渣的處理和回收利用方法主要有：利用磷化渣再生產(chǎn)磷化液或含銹轉(zhuǎn)化液；利用磷化渣制取磷酸鈉、磷酸鋅和氧化鐵等產(chǎn)品；利用磷化渣制取磷酸鹽顏料和羥基磷酸鐵等。但上述方法均存在生產(chǎn)成本高、回收的產(chǎn)品附加值較低、回收工藝繁瑣、易產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。而從磷化渣中回收磷酸根，并利用其生產(chǎn)鋰離子電池用正極材料磷酸鐵，具有較大的資源化潛力和優(yōu)勢(shì)，是一條具有較好經(jīng)濟(jì)效益的磷化渣資源化利用新途徑。

中國(guó)發(fā)明CN105810943A公開(kāi)了一種利用磷化渣制備鋅摻雜的磷酸鐵鋰的方法，該法通過(guò)采用酸洗法對(duì)磷化渣中的微量鋅雜質(zhì)進(jìn)行脫除，從而制得純度較高的磷酸鐵，然后再將鋰源、碳源與磷酸鐵進(jìn)行混合，經(jīng)球磨、烘干并在保護(hù)性氣氛中焙燒，最終制得鋅摻雜的磷酸鐵鋰，從而實(shí)現(xiàn)了磷化渣中主要成分磷酸鐵的資源化利用。然而，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，磷化渣中Fe³⁺、Zn²⁺除與PO₄^3-分別形成難溶性的FePO₄和Zn₃(PO₄) ₂固體外，其中的Fe²⁺還會(huì)與Zn²⁺、PO₄^3-之間形成鍵價(jià)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、耐酸性更強(qiáng)的多金屬磷酸鹽復(fù)合體Zn₂Fe(PO₄)₂，導(dǎo)致該法在磷化渣的酸洗除雜過(guò)程中，復(fù)合體中的Zn²⁺難以被完全溶解和脫除分離，從而使得所制備的磷酸鐵鋰產(chǎn)品中Zn²⁺雜質(zhì)含量仍較高，產(chǎn)品難以滿足《電池用磷酸鐵（HG/T 4701-2014）》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其中Zn²⁺含量的質(zhì)量要求(Zn²⁺≤50 ppm)，進(jìn)而影響產(chǎn)品作為電池材料的品質(zhì)及性能。