[發明專利]一種利用含鐵廢鹽酸制備磷酸鐵的方法

在審

• 申請號: 202111339620.4
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN113955733A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 曹勇飛;藍立財;江仲廳;羅莉娟;侯汝龍;宋德生;龍國兵;丁德才;肖晉宜
• 申請（專利權）人: 斯瑞爾環境科技股份有限公司;唐山市斯瑞爾化工有限公司;揭陽市斯瑞爾環境科技有限公司;英德市奈斯化工科技實業有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 鄧聰權

本發明公開了一種利用含鐵廢鹽酸制備磷酸鐵的方法，通過先對含鐵廢鹽酸進行除雜處理得到氯化亞鐵溶液，然后添加磷酸、氧氣氧化的方式得到混合液，再對混合液進行蒸發濃縮，得到稀鹽酸和含二水磷酸鐵的母液，對母液進行過濾、洗滌、干燥，得到二水磷酸鐵產品，洗液用于生產三氯化鐵凈水劑。運用本發明的方法解決了現有工藝廢水產生量大的問題，具有良好的經濟和社會效益。

技術領域

本發明涉及環保技術領域，尤其涉及利用含鐵廢鹽酸制備磷酸鐵的方法。

背景技術

磷酸鐵，是一種米白色或灰白色粉末。可以形成多種水合物，有二水磷酸鐵、四水磷酸鐵及八水磷酸鐵等。通常情況下生成二水磷酸鐵(相對分子量：186.82)，加熱到160℃左右開始失去結晶水。磷酸鐵具有豐富的骨架結構、獨特的離子交換性能和電化學性能，是制備鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的優良材料。

磷酸鐵的制備方法多種多樣，常見的有固相合成法、水熱法、均相沉淀法、氧化法等。而在工業上，磷酸鐵的合成方法主要有三種：一種是用硝酸鐵溶液與磷酸反應，再用氨水中和過量酸得到磷酸鐵；第二種方法是以硫酸亞鐵為鐵源，與磷酸二氫銨反應然后經雙氧水氧化，再用氫氧化鈉或氨水調節pH值，生成磷酸鐵；第三種方法是采用磷酸與鐵皮或鐵塊反應，得到磷酸氫亞鐵，在經雙氧水氧化得到磷酸鐵。方法一采用硝酸鐵作為鐵源，來源少。同時清洗水中含有大量的硝酸根需處理，處理難度大。方法二則存在大量的氨氮廢水，這些廢水處理難度大，成本高。方法三則會有大量的氫氣產生，有著巨大的安全隱患。此外方法二和方法三均采用雙氧水作為氧化劑，雙氧水成本高，無形中增大了磷酸鐵的生產成本。

中國專利CN113105054A公開了一種含磷廢酸與含鐵蝕刻廢液綜合資源化利用的方法，包括以下步驟：(1)向含鐵蝕刻廢液中加入氧化劑進行氧化，將含磷廢酸和氧化后的含鐵蝕刻廢液混合均勻；(2)向混合液中加入中和劑，調節pH值為1.5～2.0，壓濾，得到濾液A和磷酸鐵濾泥，將磷酸鐵濾泥處理得到高純度磷酸鐵產品；(3)向濾液A中加入中和劑，調節pH值為3.5～4.0，壓濾，得到濾液B和含鉻濾泥；(4)向濾液B中加入中和劑，調節pH值為9.0～10.0，壓濾，得到濾液C和含鎳濾泥；(5)將濾液C蒸發結晶，得到副產品。本發明通過以廢治廢的方法綜合處理含磷廢酸與含鐵蝕刻廢液，獲得高純度磷酸鐵產品，具有成本低和產品附加值高的特點。該工藝產生大量的含鈉鹽的廢水，處理成本高。

中國專利CN105692576A公開一種利用工業含鐵廢棄物制備電池級磷酸鐵的方法，包括如下步驟：取含鐵廢酸，過濾后于濾液中加入廢鐵渣，在30～35℃溫度下反應24～48h，至溶液pH為5～6；將上述溶液過濾1～3次，得到綠色澄清溶液，攪拌條件下，分別加入雙氧水和磷源，反應12～18h；再將上述溶液經水浴加熱至85℃～95℃，加入磷源和氫氧化鈉溶液，反應3～6h，生成黃色懸濁液；黃色懸濁液經過濾、洗滌、干燥，得到電池級磷酸鐵，該電池級磷酸鐵為二水磷酸鐵FePO₄·2H₂O，其形貌為規則的片狀。該工藝的反應時間長，添加的雙氧水和氫氧化鈉成本高，工藝也較繁瑣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對目前磷酸鐵制備工藝中存在的雜質含量高、廢水產生量大、生產成本高的問題，提出一種利用含鐵廢鹽酸制備磷酸鐵的方法，實現了含鐵廢鹽酸的資源利用。

為解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種利用含鐵廢鹽酸制備磷酸鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將含鐵廢鹽酸進行過濾，除去含鐵廢鹽酸中的固體雜質，再添加鐵粉進行耗酸除雜，然后固液分離，得到氯化亞鐵溶液；

(2)往氯化亞鐵溶液中添加磷酸，并加入適量的硝酸作為催化劑,通入氧氣進行氧化；

(3)將步驟(2)中得到的溶液進行減壓蒸餾，收集餾出的稀鹽酸，濃縮液冷卻至室溫，然后固液分離，得到濾液和濾渣，濾液作為母液返回蒸發濃縮，濾渣經洗滌干燥得到二水磷酸鐵，洗滌液用于生產三氯化鐵。