[發明專利]一種利用硫鐵礦燒渣制備高純磷酸鐵的方法

有效

• 申請號: 202210227384.5
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114684801B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 吳振國;李浩宇;郭孝東;宋揚;鐘本和
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

本發明公開了一種利用硫鐵礦燒渣制備高純磷酸鐵的方法，涉及工業固體廢棄物高值化利用技術領域。本發明利用硫鐵礦燒渣制備高純磷酸鐵的方法，包括如下步驟：將硫鐵礦燒渣清洗、干燥、粉碎，除去硫鐵礦燒渣中的可溶性成分；將硫鐵礦燒渣與碳源進行混合，在惰性氣氛下煅燒；將煅燒后的硫鐵礦燒渣與稀磷酸混合反應后得到酸浸液，將酸浸液過濾得到濾液和濾渣；調節濾液的pH值，并向濾液中加入絮凝劑使濾液純化；向純化后的濾液中加入雙氧水；將所得產物洗滌、干燥得到磷酸鐵。本發明的方法具有工藝流程短、設備投資成本低、無需堿浸取工序以及酸浸過程中所用的酸為稀磷酸，反應溫和，且稀磷酸可用工業副產酸，成本較低的優勢。

技術領域

本發明涉及工業固體廢棄物高值化利用技術領域，尤其涉及一種利用硫鐵礦燒渣制備高純磷酸鐵的方法。

背景技術

隨著雙碳目標的制定，電動車和大規模儲能愈發被重視。磷酸鐵鋰具有能量密度高、循環穩定性好、成本低廉、環境友好等優勢，市場需求快速增加。在當前磷酸鐵鋰生產工藝中，以磷酸鐵為前驅體的固相法工藝是主流，磷酸鐵的元素組成、顆粒大小等理化性質對于最終制得的磷酸鐵鋰的性能至關重要。磷酸鐵的制備主要是以可溶性鐵鹽和磷酸鹽為原料，通過共沉淀法制備。

為了降低磷酸鐵的成本，研究者們探究以工業含鐵固廢為原料制備磷酸鐵。如申請號為202111433041.6的專利，公開了一種磷鐵渣回收電池級磷酸鐵材料的方法，該方法提出以磷鐵渣為原料，首先混合磷鐵渣與酸液，所得混合液進行固液分離和除雜后，得到凈磷鐵液；然后超聲混合有機碳源、補劑和所述凈磷鐵液，所得混合液低溫干燥后得到電池級磷酸鐵材料。

硫鐵礦主要由硫和鐵組成，是硫酸工業的主要原料。硫鐵礦燒渣為硫鐵礦焙燒提取硫后排出的殘渣。中國每年用硫鐵礦生產硫酸，產生了大量的硫鐵礦燒渣。目前硫鐵礦燒渣除了少部分用作煉鐵和建筑材料外，大部分采用堆填處理，硫鐵礦燒渣中含有大量的鐵，主要以Fe₂O₃形式存在，采用堆填處理，不僅浪費資源，而且還造成環境問題，因此，亟需開發硫鐵礦的資源化利用技術。

研究者也嘗試以硫鐵礦燒渣為原料制備磷酸鐵。申請號為201110087840.2的專利，提出了一種利用硫鐵礦燒渣制備電池級磷酸鐵的方法，該方法提出利用復合酸性媒質強化硫鐵礦燒渣中鐵元素的溶出、同步選擇性萃取分離可溶性有機酸鐵鹽、在弱酸性條件下原位置換出高純度磷酸鐵，從而將硫鐵礦燒渣轉化為高附加磷酸鐵產品。但是，該方法以有機酸和無機酸所得復合酸作為萃取劑，且需要使用有機溶劑，且需要通過萃取分離制備磷酸鐵，所用有機酸及有機溶劑成本高，且通過有機相、水相分離導致Fe回收率降低。

申請號為201810922413.3的專利，提出了一種利用硫鐵礦燒渣制備高純磷酸鐵的方法，該方法首先將硫鐵礦燒渣清洗、干燥后粉碎，形成硫鐵礦燒渣粉料，然后與酸溶液混合形成混合料；將所述混合料加熱至60～120℃進行水熱反應6～12h，然后使固液分離并收集反應液；調節所述反應液的溫度至60～100℃、pH值至1.0～1.5，攪拌后純化，得氫氧化鐵膠體；將所述氫氧化鐵膠體溶解于磷酸溶液中，然后加熱至80～160℃進行水熱反應6～12h，再使固液分離并收集固體產物；對所述固體產物進行洗滌、干燥以及煅燒后，獲得高純磷酸鐵產品。但是，該方法需要先通過酸浸得到溶液，然后純化并通過加入氨水調pH得到氫氧化鐵膠體，再將膠體溶于磷酸中得到磷酸鐵，使得該方法的流程較長、設備投資大。