[發明專利]一種用硫酸亞鐵制備電池級無水磷酸鐵的準連續式方法

在審

• 申請號: 202211493602.6
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115701828A
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 陸祥芳;陸洋;陳健鵬;邵國雄;應皆榮
• 申請（專利權）人: 寧波新福鈦白粉有限公司
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37
• 代理公司: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239
• 代理人: 周積德

1.一種用硫酸亞鐵制備電池級無水磷酸鐵的準連續式方法，其特征在于，包括如下步驟：以硫酸法鈦白粉工業副產精制硫酸亞鐵水溶液與過量雙氧水在靜態混合器中連續混合預氧化后作為鐵源溶液，氫氧化鈉溶液和磷酸溶液按一定配比在靜態混合器中連續混合后作為磷源溶液；鐵源溶液和磷源溶液分別用恒流泵連續輸入帶攪拌和控溫裝置的反應釜中，反應固液混合物在充滿反應釜后自然溢流連續排出；嚴格控制這兩種溶液的流量以及反應液的溫度、pH值等條件，連續進料連續出料，反應制得具有一定粒度分布的大顆粒類球形無定型磷酸鐵；反應固液混合物經研磨，將大顆粒磷酸鐵研磨至合適粒度，調控其粒度及其分布；研磨固液混合物再經一次壓濾洗滌、打漿、老化、二次壓濾洗滌、閃蒸、焙燒脫水制得電池級無水磷酸鐵。

2.如權利要求1所述的一種用硫酸亞鐵制備電池級無水磷酸鐵的準連續式方法，其特征在于，其具體步驟如下：

(1)硫酸亞鐵溶解及凈化除雜：將鈦白副產硫酸亞鐵原料FeSO₄·7H₂O送至溶解釜，加入水攪拌溶解；加入液堿溶液調pH至4.5～4.8進行沉淀除雜；用泵輸送至過濾器進行過濾，濾渣至排渣槽，過濾后硫酸亞鐵溶液進儲罐；

(2)用泵將硫酸亞鐵溶液由儲罐連續打入鐵源靜態混合器，同時用泵將雙氧水溶液連續打入同一個靜態混合器，雙氧水過量1％～50％；在鐵源靜態混合器中，雙氧水將硫酸亞鐵中的二價鐵離子氧化成三價鐵離子，得到預氧化后的鐵源溶液，再由鐵源靜態混合器連續輸送至反應釜；

(3)用泵將磷酸溶液由儲罐連續打入磷源靜態混合器，同時用泵將液堿溶液連續打入同一個靜態混合器；在磷源靜態混合器中，磷酸與堿酸堿中和，得到磷源溶液，再由磷源靜態混合器連續輸送至反應釜；

(4)從鐵源靜態混合器輸出的鐵源溶液和從磷源靜態混合器輸出的磷源溶液分別連續輸入到帶攪拌的反應釜中；控制調節反應釜內反應液的溫度并保持在40～65℃范圍內恒定；控制調節反應釜內反應液的pH值為1.5～3.5并保持恒定；反應固液混合物在充滿反應釜后自然溢流連續排出；嚴格控制這兩種溶液的流量以及反應液的溫度、pH值、攪拌強度和流體力學條件，連續進料連續出料；在此條件下，從溶液中不斷析出的無定型磷酸鐵即可經成核、長大、集聚和融合過程逐漸生長成具有一定粒度分布的大顆粒類球形疏松團聚體；

(5)反應固液混合物在充滿反應釜后自然溢流連續排出，連續輸入立式攪拌球磨機和/或臥式砂磨機中，將大顆粒磷酸鐵研磨至合適粒度，調控其粒度及其分布，研磨后的磷酸鐵中位粒徑為1～20μm；研磨后的反應固液混合物連續流出球磨機或砂磨機，進儲罐暫存；

(6)儲罐物料用泵輸送至板框壓濾機進行壓濾；壓濾濾餅用去離子水壓濾洗滌至洗水電導率合格且pH值大于3，完成一洗；

(7)打漿釜中加去離子水和適量磷酸，攪拌狀態下加入一洗濾餅，充分打漿分散；打漿釜中三分之一物料用泵輸送至老化釜，通蒸汽升溫至80～95℃，攪拌老化直至物料變色為淺粉紅色；繼續加入剩余的三分之二物料，繼續攪拌老化直至全部物料變色為淺粉紅色，再保溫老化一段時間；

(8)老化釜物料用泵輸送至板框壓濾機進行壓濾；壓濾母液中主要為磷酸，可返回復用配制磷源溶液；壓濾濾餅用去離子水洗滌至洗水電導率合格且pH值大于3.5，完成二洗；

(9)二洗濾餅進閃蒸干燥機干燥脫去吸附水；

(10)閃蒸料進回轉窯進行焙燒脫水，制得無水磷酸鐵；焙燒溫度550～650℃；

(11)回轉窯出來的無水磷酸鐵粉體經氣流粉碎、除鐵、真空包裝作為成品。

3.如權利要求1所述的一種用硫酸亞鐵制備電池級無水磷酸鐵的準連續式方法，其特征在于，所述步驟(1)中，所述硫酸亞鐵溶液的濃度為100～250克/升。

4.如權利要求1所述的一種用硫酸亞鐵制備電池級無水磷酸鐵的準連續式方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述雙氧水溶液的濃度為5％～30％。

5.如權利要求1所述的一種用硫酸亞鐵制備電池級無水磷酸鐵的準連續式方法，其特征在于，所述步驟(2)及所述步驟(3)中，所述靜態混合器為管道混合器。