CN101913586A - 一种磷酸铁的制备方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷酸铁的制备方法及其产品。本发明的制备方法，其步骤为：(a)向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶液，搅拌1小时；(b)向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15～98℃下保温陈化0.5～24小时；(c)将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为：100∶1～20∶1～30∶1～500。在此方法中以有机溶剂代替现有的强碱制备磷酸铁，由于有机溶剂性质较温和、且对人身无伤害，有利于规模生产后操作环境的改善。并且此一种方法可以制备无定形和斜方晶系两种不同晶型的磷酸铁。

Description

一种磷酸铁的制备方法及其产品
技术领域
本发明涉及一种磷酸铁的制备方法及其产品，属于锂离子电池正极材料制备技术领域。
背景技术
磷酸铁是一种用途十分广泛的化工原料，可作为食品的补铁剂，也可用于颜料、有机合成的催化剂以及陶瓷金属釉色釉料。近年来，磷酸铁又作为锂离子电池正极材料磷酸铁锂的优质原料，具有重要的应用价值。磷酸铁的现有制备方法为：(1)高温焙烧法，在550～700℃将碱式磷酸铁铵灼烧制得磷酸铁；(2)溶液沉淀法，将铁源与磷源加入到反应釜中进行反应，通过调节体系的pH，使体系产生磷酸铁固体沉淀，然后再通过一系列的洗涤、过滤、烘干、粉碎等程序得到最终磷酸铁产品。从以上可看出，现有制备磷酸铁的方法绝大部分是采用可溶铁盐为铁源，如果铁源为亚铁盐，则需要强氧化剂将二价铁氧化为三价铁；采用磷酸为磷源，则需要碱溶液调节体系的pH，如果采用磷酸盐为磷源，虽无需碱溶液调节pH，但追溯到磷酸盐的制备仍然采用碱为原料。所以，现有磷酸铁的制备方法均是直接或者间接的以碱为原料调节体系的pH。由于所用到的均是强碱系列，腐蚀性较强，所以对反应设备以及过程操作要求甚严。如果操作不小心，极易带来生产隐患。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种磷酸铁的制备方法，其中以有机溶剂代替现有的强碱。由于有机溶剂性质较温和、且对人身无伤害，有利于规模生产后操作环境的改善。本发明还提供了此种方法得到的磷酸铁产品。
本发明的一种磷酸铁的制备方法，其步骤为：
(a)、向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶液，搅拌1小时；
(b)、向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15～98℃下保温陈化0.5～24小时；
(c)、将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；
其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为：100∶1～20∶1～30∶1～500。
由本发明的制备方法得到的磷酸铁(FePO4·2H2O)，其特征在于：磷酸铁为白色粉末，晶型为无定形和斜方晶系两种，产品平均粒度在1μm以下，形貌为圆形。
本发明的方法与现有的磷酸铁制备方法相比，具有以下明显的优点：(1)在制备过程中以有机溶剂代替现有的强碱制备磷酸铁。由于采用有机溶剂性质较温和、且对人身无伤害，有利于规模生产后操作环境的改善。(2)此一种工艺方法可以制备无定形和斜方晶系两种不同晶型的磷酸铁。
附图说明
图1是无定形型磷酸铁的X射线衍射谱图；
图2是斜方晶系磷酸铁的X射线衍射谱图。
具体实施方式
本发明一种磷酸铁的制备方法，其步骤为：
(a)、向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶液，搅拌1小时；
(b)、向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15～98℃下保温陈化0.5～24小时；
(c)、将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；
其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为：100∶1～20∶1～30∶1～500。
步骤(a)中的三价铁源溶液可以用二价铁源溶液和氧化剂代替。
所述的二价铁源溶液、三价铁源溶液的浓度为0.01～3mol/L。
所述的三价铁源为硫酸铁、氯化高铁、硝酸铁、乙酸铁中的至少一种。
所述的二价铁源为七水硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的至少一种。
所述的氧化剂为双氧水、过氧化钠、次氯酸钠、氧气、空气、臭氧的至少一种，其浓度为0.1～5mol/L；氧化剂的摩尔量与亚铁的摩尔量相当。
步骤(a)中所述的磷酸为工业级磷酸或者分析纯磷酸，其浓度为0.05～15mol/L。
步骤(b)中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇、丙酮中的至少一种，其浓度为0.01～10mol/L。
步骤(b)中所述的有机溶剂的进料速度控制在0.01～10L/min。
根据本发明的制备方法得到的磷酸铁(FePO4·2H2O)，为白色粉末，晶型为无定形和斜方晶系两种，产品平均粒度在1μm以下，形貌为圆形。
下面结合实施例对本发明的方法做进一步详细的说明：
实施例一
在反应釜中，配置0.05mol/L的硫酸亚铁溶液，向反应釜中加入0.55mol/L的磷酸溶液，然后向反应釜中加入0.5mol/L的双氧水，反应温度为15℃，最后向体系中加入0.5mol/L乙醇溶液，陈化2小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4·2H2O)产品。
实施例二
在反应釜中，配置0.05mol/L的硫酸铁溶液，向反应釜中加入0.5mol/L的磷酸溶液，反应温度为15℃，最后向体系中加入0.5mol/L乙醇溶液，陈化2小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4·2H2O)产品。
实施例三
在反应釜中，配置0.05mol/L的硝酸铁溶液，向反应釜中加入0.5mol/L的磷酸溶液，反应温度为30℃，最后向体系中加入0.5mol/L甲醇溶液，陈化5小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4·2H2O)产品。
实施例四
在反应釜中，配置0.05mol/L的氯化铁溶液，向反应釜中加入1mol/L的磷酸溶液，反应温度为50℃，最后向体系中加入0.5mol/L丙醇溶液，陈化4小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4·2H2O)产品。
实施例五
在反应釜中，配置0.05mol/L的氯化亚铁溶液，向反应釜中加入1mol/L的磷酸溶液，然后向反应釜中加入0.1mol/L的双氧水，反应温度为80℃，最后向体系中加入0.5mol/L丙酮溶液，陈化10小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4·2H2O)产品。
实施例六
在反应釜中，配置0.05mol/L的硫酸亚铁溶液，向反应釜中加入2mol/L的磷酸溶液，然后向反应釜中加入0.3mol/L的双氧水，反应温度为80℃，最后向体系中加入0.5mol/L丁醇溶液，陈化20小时，经过滤，洗涤，干燥等处理后得到磷酸铁(FePO4·2H2O)产品。

Claims (10)

1.一种磷酸铁的制备方法，其步骤为：
(a)、向耐酸反应釜中用计量泵送入三价铁源溶液，然后再加入一定剂量的磷酸溶液，搅拌1小时；
(b)、向耐酸反应釜中加入一定剂量的有机溶剂，在15～98℃下保温陈化0.5～24小时；
(c)、将得到的磷酸铁料浆经水洗、过滤、喷雾干燥，得到最终的磷酸铁产品；
其中水、铁、磷酸、有机溶剂的重量份配比为：100∶1～20∶1～30∶1～500。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述的三价铁源溶液可以用二价铁源溶液和氧化剂代替。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的二价铁源溶液、三价铁源溶液的浓度为0.01～3mol/L。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于：所述的三价铁源为硫酸铁、氯化高铁、硝酸铁、乙酸铁中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的二价铁源为七水硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的氧化剂为双氧水、过氧化钠、次氯酸钠、氧气、空气、臭氧中的至少一种，其浓度为0.1～5mol/L；氧化剂的摩尔量与亚铁的摩尔量相当。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)中所述的磷酸为工业级磷酸或者分析纯磷酸，其浓度为0.05～15mol/L。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇、丙酮中的至少一种，其浓度为0.01～10mol/L。
9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)中所述的有机溶剂的进料速度控制在0.01～10L/min。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述的制备方法得到的磷酸铁(FePO4·2H2O)，其特征在于：磷酸铁为白色粉末，晶型为无定形和斜方晶系两种，产品平均粒度在1μm以下，形貌为圆形。
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