[發(fā)明專利]一種從磷化渣中提純制備亞微米級磷酸鐵的方法

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• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111807342A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王利軍;陳通
• 申請（專利權(quán)）人: 上海第二工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發(fā)明公開了一種從磷化渣中提純制備亞微米級磷酸鐵的方法。本發(fā)明方法先將氨水絡(luò)合法與磷酸浸出法結(jié)合從鋅系磷化渣中提純得到磷酸鐵粗品，再以磷酸鐵粗品、磷酸、表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)和水為原料通過水熱重結(jié)晶法制備亞微米級磷酸鐵，再在馬弗爐中焙燒，得到成品亞微米級磷酸鐵。本發(fā)明消耗少、操作簡單、節(jié)能環(huán)保，得到的磷酸鐵純度高，能有效實現(xiàn)變廢為寶的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及一種從磷化渣中提純制備亞微米級磷酸鐵的方法。

背景技術(shù)

磷化是一種常見的表面處理技術(shù)，在100多年的發(fā)展中已經(jīng)產(chǎn)生了多種多樣的磷化技術(shù)，如今被廣泛應(yīng)用在汽車、化工、船舶、航天航空及家用電器等行業(yè)。但在磷化過程中會產(chǎn)生一種“HW17”型固體廢棄物——磷化渣。磷化渣是磷化液與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時必然產(chǎn)生的產(chǎn)物之一，主要成分是磷酸鐵、磷酸鋅、其他磷酸鹽及微量的重金屬。磷化渣的產(chǎn)生是伴隨著磷化膜的形成，所以磷化渣產(chǎn)生不但會消耗磷化液，而且會附著到磷化膜上，降低磷化膜品質(zhì)；磷化渣的產(chǎn)生也會堵塞管道、噴頭，減少儀器壽命，增加生產(chǎn)成本。目前絕大部分磷化生產(chǎn)廠家沒有能力處理產(chǎn)生的磷化渣，磷化渣會被當(dāng)作固體廢棄物處理。但如果處理不當(dāng)，不但會占用土地資源，而且容易造成二次污染，對空氣、水體造成污染，磷化渣中含有的大量P元素會引起水體富營養(yǎng)化，這種對環(huán)境的污染也隨著磷化工業(yè)的發(fā)展而日益嚴(yán)重。

為了對磷化渣進行回收利用，產(chǎn)生了以下幾種對磷化渣組分重新利用的研究思路：1)把磷化渣作為建筑材料使用，用來生產(chǎn)水泥、磚瓦，或者作為鐵路道砟和公路路基使用；2)提取磷化渣中的磷酸鋅，用來生產(chǎn)磷化液，但磷化渣在磷酸中的溶解度相對較小、溶解不完全，配制出來的磷化液磷化效果一般，適用范圍較窄，且磷化處理效果欠佳；3)利用磷化渣中的磷酸鐵、磷酸鋅制備防銹顏料，通過與熟石灰、NaOH反應(yīng)、焙燒得到復(fù)合顏料；4)提純單質(zhì)鐵、鋅，此法需要將磷化渣脫水，與CaCO₃、MgCO₃高溫焙燒得到單質(zhì)鐵、鋅，但焙燒溫度高達(dá)1400℃，能耗高，不易于工業(yè)化生產(chǎn)；5)從磷化渣中提純磷酸鐵，但現(xiàn)階段對磷酸鐵的提純純度都不高，存在產(chǎn)生廢水多、雜質(zhì)含量高、操作復(fù)雜、過程繁瑣等問題。

中國專利CN102593450A公開了一種以磷化廢渣為主要原料制備多元摻雜磷酸鐵鋰的方法，同樣以磷化渣為原料制備磷酸鐵，但其方法步驟繁雜，需要經(jīng)過酸洗、堿浸、脫色、萃取、沉淀反應(yīng)，過程還要控制反應(yīng)pH、溫度等。

中國專利CN107720715B公開了一種利用磷化渣為原料制備電池用磷酸鐵方法，其先以稀硝酸對磷化渣進行酸洗，以脫除部分雜質(zhì)金屬；再以強堿溶液浸取，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、脫色和溶劑萃取進一步去除雜質(zhì)離子，萃余液以磷酸調(diào)節(jié)pH；再向所得溶液中加硝酸鐵進行沉淀反應(yīng)，當(dāng)懸浮液達(dá)到一定的pH值后，進行過濾分離，固體經(jīng)洗滌、烘干即得到電池用磷酸鐵。該方法使用強酸強堿處理磷化渣，去除雜質(zhì)，再以活性炭吸附、脫色和溶劑萃取的方法進一步去除，兩次去除雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種從磷化渣中提純制備亞微米級磷酸鐵的方法，此方法操作簡單、原料價格低廉、提純率高、產(chǎn)品顆粒均勻、易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種從磷化渣中提純制備亞微米級磷酸鐵的方法，具體步驟如下：

1)以鋅系磷化渣為原料，先經(jīng)過篩處理，再依次進行氨水絡(luò)合和磷酸浸出，提純出磷酸鐵粗品；

2)將磷酸鐵粗品、模板劑、水和磷酸攪拌均勻后，轉(zhuǎn)移至均相反應(yīng)釜進行水熱反應(yīng)，均相反應(yīng)釜外加旋轉(zhuǎn)，水熱反應(yīng)結(jié)束后，離心、洗滌、抽濾，將濾餅烘干，得到塊狀磷酸鐵；

3)將塊狀磷酸鐵在馬弗爐中焙燒以去除其中剩余的模板劑，焙燒結(jié)束后，研磨、過篩得到粉末狀亞微米級磷酸鐵。