[發明專利]一種無水磷酸鐵的制備方法及生產裝置

在審

• 申請號: 202010021832.7
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111115605A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 溫益凡;張軍
• 申請（專利權）人: 乳源東陽光磁性材料有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 姚招泉

本發明公開了一種無水磷酸鐵的制備方法及生產裝置。所述制備方法包括如下步驟：S1.利用硫酸亞鐵、磷酸鹽、氧化劑制備得到無定型磷酸鐵；S2.將步驟S1.制得的無定型磷酸鐵洗滌至洗液電導率≤7000μS/cm，經乳化后加入足量的氨水，在氨氣氛圍中保持微正壓進行深度氨化，得到堿式磷酸鐵銨；所述深度氨化的溫度為90～100℃，時間為2～8h；S3.步驟S2.制得的堿式磷酸鐵銨經洗滌、干燥、脫水，得到無水磷酸鐵。該制備方法制備的無水磷酸鐵振實密度較高，同時，含硫量較低，制備過程中洗滌水量較小；而且不需要加入磷酸來進行晶型轉化，廢水中含磷少。另外，還通過尾氣回用系統步驟將尾氣的氨氮資源進行了回收重新利用，避免了尾氣對環境的污染。

技術領域

本發明涉及磷酸鹽的制備技術領域，更具體地，涉及一種無水磷酸鐵的制備方法及生產裝置。

背景技術

磷酸亞鐵鋰為近來新開發的鋰離子電池電極材料，主要用于動力鋰離子電池，作為正極活性物質使用。為了制得振實密度較高、比容量較高的磷酸亞鐵鋰，需要振實密度較高的磷酸鐵。

現有的制備磷酸鐵的一種方法是，一步反應、陳化生成堿式磷酸鐵銨，再進窯爐進行脫水制得無水磷酸鐵。例如，中國專利(CN101244813B)公開了一種堿式磷酸鐵銨及制備方法、磷酸鐵的制備方法，具體為，使用硫酸亞鐵等二價鐵作為鐵源，磷酸銨鹽作磷鹽，氨水作為pH值調節劑，同時將鐵源、磷源、pH值調節劑和氧化劑滴加，控制pH值在3～7，沉淀生成形成二次顆粒大小為10～20um的堿式磷酸鐵銨再經洗滌、干燥和高溫脫水得到無水磷酸鐵，雖然這樣制備的無水磷酸鐵振實密度高，比表面積小，二次顆粒密實，但是該合成工藝因為晶型轉化過程中二次顆粒團聚密實，將硫酸根包裹嚴實，較難在洗滌過程中除去，從而導致洗滌難度大，故產品硫含量高，洗滌水量大，并且堿式磷酸鐵銨脫水過程中產生的尾氣含有較多氨氮對環境影響較大，且含氨氮尾氣處理需要增加還額外的生產成本，不利于環境和降低了產品競爭力。

另一種方法是，多步驟合成單斜相二水磷酸鐵，脫水生成無水磷酸鐵。例如，中國專利(CN102695760B)公開了一種磷酸鐵及其制備方法，具體為，通過使用鐵源、磷源、氧化劑進行反應，然后一次洗滌，接著加入磷酸進行陳化制備二水磷酸鐵再經過二次洗滌、干燥、脫水制備無水磷酸鐵。雖然合成過程一次洗滌將漿料中的硫酸根除去，避免晶型轉化過程中將二水磷酸鐵將大量的硫酸根包裹住導致硫酸根較難洗滌，從而洗滌水量低，硫酸根含量低，但是一次洗滌過程也將漿料體系中銨根離子洗滌干凈，沒有足夠的銨根離子促進晶型轉化過程漿料顆粒的團聚，從而制備的磷酸鐵比表面積大，二次顆粒松散不密實，振實密度較低，且進行轉化過程中加入的磷酸導致廢水中含有較多磷酸根，對廢水處理有較大影響。

因此，亟需開發出產品振實密度較高且硫含量較低、洗滌水量較小的制備無水磷酸鐵的方法。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的硫含量高、洗滌水量大或者振實密度低的缺陷，提供一種無水磷酸鐵的制備方法，提供的制備方法制備的無水磷酸鐵振實密度較高，同時，含硫量較低，制備過程中洗滌水量較小。

本發明的另一目的在于提供一種無水磷酸鐵的制備裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種無水磷酸鐵的制備方法，包括如下步驟：

S1.利用硫酸亞鐵、磷酸鹽、氧化劑制備得到無定型磷酸鐵；

S2.將步驟S1.制得的無定型磷酸鐵洗滌至洗液電導率≤7000μS/cm，經乳化后加入足量的氨水，在氨氣氛圍中保持微正壓進行深度氨化，得到堿式磷酸鐵銨；所述深度氨化的溫度為90～100℃，時間為2～8h；

S3.步驟S2.制得的堿式磷酸鐵銨經洗滌、干燥、脫水，得到無水磷酸鐵。