[發(fā)明專利]一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵鋰的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310037370.1
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116119641A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮克敏;張明松;何兵兵;盛國臣;張志萍;李紹清;余勝;陳飛
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州磷化新能源科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58
• 代理公司: 貴陽中工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 52106
• 代理人: 王蕊

1.一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵鋰的方法，包括以下步驟：

（1）將硫鐵礦燒渣原料通過磁選機(jī)磁選，然后在N₂氣氛下加入還原劑高溫還原焙燒；

（2）還原焙燒得到的硫鐵礦燒渣用強(qiáng)堿堿洗除去兩性金屬氧化物雜質(zhì)，過濾洗滌，將濾餅用硫酸酸浸、過濾，再用雙氧水充分氧化酸浸液中的亞鐵離子、然后通過強(qiáng)堿調(diào)節(jié)pH、再經(jīng)過濾洗滌得到高純氫氧化鐵；

（3）將得到的高純氫氧化鐵，磷源、錳源、鋰源、葡萄糖、聚乙二醇、純水按一定比例充分混合漿化，用砂磨機(jī)充分砂磨使料漿粒徑小于300nm；

（4）將砂磨料漿噴霧干燥，干燥料在N₂氣氛保護(hù)下高溫還原焙燒、最后經(jīng)粉碎、除磁得到電池級LiMn_x?Fe_1-x?PO₄/C正極材料，其中0.4≤x≤0.8。

2.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（1）中，所述硫鐵礦燒渣原料中鐵含量為45~50%，磁選后鐵含量富集到60%以上，還原劑為固體還原劑或氣體還原劑，固體還原劑為葡萄糖、蔗糖、石墨、焦炭中的一種或幾種，用量為1~10wt%，氣體還原劑為H₂、CO中的一種或兩種，還原氣體通入速率為10~30L/h，氮?dú)馔ㄈ胨俾?~30/h，還原溫度為400~1000℃，還原時(shí)間為30~120min。

3.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（2）中，所述強(qiáng)堿溶液為NaOH，堿洗時(shí)NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%，堿洗液固比為3:1，堿洗時(shí)間1~3h，堿洗后燒渣中Al、Zn小于100ppm，用作調(diào)節(jié)pH的NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~40%，沉淀氫氧化鐵的pH范圍為2.5~4.5。

4.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（2）中，所述硫酸酸浸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~40%，硫酸過量系數(shù)為1.1~1.5，酸浸溫度為40~90℃，酸浸時(shí)間為30~120min，酸浸過程中持續(xù)攪拌；氧化反應(yīng)雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25~30%，雙氧水用量為酸浸液質(zhì)量的2~8%，氧化時(shí)間為20~60min。

5.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述磷源為85%凈化磷酸、LiH₂PO₄、Li₃PO₄中的一種或幾種；錳源為MnO、MnO₂、Mn(OH)₂、MnCO₃中的一種或幾種；鋰源為Li₂CO₃、LiOH、LiH₂PO₄、Li₃PO₄中的一種或幾種，反應(yīng)合成控制Li：Mn：Fe：P的摩爾比為1:?x：1-x：1，其中0.4≤x≤0.8。

6.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述葡萄糖用量占總質(zhì)量的5~10%，聚乙二醇用量占總質(zhì)量的0.5~2%。

7.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述砂磨機(jī)為臥式砂磨機(jī)，轉(zhuǎn)速2000r/min~3000r/min,砂磨時(shí)間1~3h，砂磨粒徑300nm以下。

8.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（4）中，所述噴霧干燥料漿含固量為10~30%，高溫還原焙燒在N₂氣氛保護(hù)下，氮?dú)饧兌葹?9.99%，通入速率為3~10L/h，焙燒溫度600~850℃，焙燒時(shí)間5~10h。

9.如權(quán)利要求1所述的一種以硫鐵礦燒渣為鐵源制備電池級磷酸錳鐵的方法，其特征在于：步驟（4）中，所述粉碎粒徑0.6μm≤d₅₀≤1.5μm，除磁使磷酸錳鐵鋰中磁性物質(zhì)≤1ppm。