CN102167303A - 微波喷浆法制备无水正磷酸铁 - Google Patents

Abstract

一种微波喷浆法制备无水正磷酸铁涉及磷酸盐的制备方法，特别涉及一种采用快速加热喷浆技术方法制备无水正磷酸铁的方法，本发明是将磷源和铁源按Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02的化学配比混合，采用直接合成或液相反应的方式，形成均匀浆体，将浆体喷射入反应装置内，反应温度为600-1000℃，反应时间为5—40分钟，生成无水正磷酸铁。采用本发明制备的正磷酸铁产品化学元素配比接近理论值，晶体结构纯正。该制备方法大大缩短了工艺流程，减少投资、降低能耗。

Description

微波喷浆法制备无水正磷酸铁

技术领域

本发明涉及磷酸盐的制备方法，特别涉及一种采用快速加热喷浆技术方法制备无水正磷酸铁的方法。

技术背景

目前磷酸铁的生产方法主要是液相法，即采用铁源或亚铁盐与磷源为原料，进行液相反应，在反应过程中，添加碱性调节剂，使反应保持一定的酸度，得到酸性或碱性磷酸铁沉淀，然后再经过滤、洗涤、分离，调整铁/磷比，得到磷酸铁产品。该液相反应普遍存在的问题是反应流程较长，反应体系的酸度难以准确控制，较难合成纯正的正磷酸铁。而且液相法制备的磷酸铁多含有不同的结晶水，结晶水的含量难以很准确地控制，为后续应用带来很多问题。

中国发明专利申请公布说明书200810031988.2《高纯正磷酸铁的制备方法》：先在酸性条件下，用氧化剂将亚铁盐氧化成铁盐溶液，然后用磷酸盐或磷酸一氢盐与铁盐溶液反应，生成含有氢氧化铁的碱式磷酸铁，再用0.65M的磷酸溶液处理碱式磷酸铁粗品，使其中的氢氧化铁转化成正磷酸铁，然后将物料进行固液分离、水洗、烘干，得到正磷酸铁产品。该产物为含有结晶水的磷酸铁。该方法工艺流程长，且同样存在结晶水的含量难以很准确地控制，为后续应用带来很多问题的缺陷。

发明内容

本发明的目的旨在于克服现有技术的缺陷，提供一种反应流程短、减少投资、降低能耗，且可直接生成不含结晶水的无水正磷酸铁，晶体结构纯正的微波喷浆法制备无水正磷酸铁的制备方法。

本发明所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，是将磷源和铁源按Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02的化学配比混合，采用直接合成或液相反应的方式，形成均匀浆体，将浆体喷射入反应装置内，反应温度为600--1000℃，反应时间为5—40分钟，生成无水正磷酸铁。

所述的磷源为磷酸、五氧化二磷、磷酸铵盐。所述的铁源为氧化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、氢氧化铁。

所述的反应装置的加热方法可以是加热方式也可采用微波、电、天然气、煤气、燃油中的一种。

所述的将浆体喷射入反应装置内，喷射的方式可采用喷浆、挤压、加压、雾化中的一种。

根据采用不同的磷源和铁源原料，可分为直接合成和液相反应两种工艺：

所述的直接合成工艺，是以磷酸、五氧化二磷、可溶性磷酸铵盐为磷源，以氧化铁、氢氧化铁等有机铁为铁源直接合成，将原料按化学配比Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02混合成浆，加热反应，生成无水正磷酸铁。

所述的液相反应工艺是以磷酸、五氧化二磷、可溶性磷酸盐为磷源，以硫酸铁、氯化铁、硝酸铁等可溶性铁盐为铁源，进行液相反应，制备磷酸铁盐混合物前躯体，然后将该前躯体进行铁/磷比的调节Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02，并混合制浆，微波加热反应，生成无水正磷酸铁。

本发明所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，是一种涉及无水正磷酸铁的制备方法，本发明采用微波、电、天然气、煤气、燃油等加热方式可使反应物快速达到所需反应温度，在很短的时间内完成反应。最优为微波方式，能快速反应，节省时间、节能。该法采用喷浆方式可使混合均匀的物料的一致性保持最大化，从而保证最终产品的化学元素配比最大化地达到理论值水平。原料经过准确计量，混合研磨后，无需调节体系酸碱度，无需沉淀、过滤、洗涤、烘干等工艺步骤，仅通过微波热处理，即可直接生成无水正磷酸铁，产品为不含结晶水。采用本发明制备的正磷酸铁产品化学元素配比接近理论值，晶体结构纯正。该制备方法大大缩短了工艺流程，减少投资、降低能耗。

具体实施方式

通过下面给出的具体实施例，可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明内容的限定。

实施例1

将160克三氧化二铁与301.5克的65%的磷酸湿磨混合1小时，形成均匀的料浆，加压喷入高温微波炉中，在800℃下反应10分钟，冷却，直接得到302克浅黄色正磷酸铁，产品含量达99.6%。

实施例2

将80克三氧化二铁、118.7克的96%的磷酸一铵和60克水，湿磨混合2小时，制成料浆，挤压喷入高温微波炉中，在600℃下反应40分钟，冷却，直接得到150克浅黄色正磷酸铁，产品含量达99.2%。

实施例3

将81.6克三氧化二铁与150.8克的65%的磷酸湿磨混合2小时，形成均匀的料浆，加压喷入高温微波炉中，在900℃下反应7分钟，冷却，直接得到151克浅黄色正磷酸铁，产品含量达100%。Fe:P摩尔比为1.02:1

实施例4

将69.4克氢氧化铁与120克的54%的磷酸湿磨混合3小时，制成料浆，挤压喷入高温微波炉中，在1000℃下反应30分钟，冷却，直接得到97.5克正磷酸铁，产品含量达99.0%。Fe:P摩尔比为1: 1.02

实施例5

用800ml水溶解222.4克七水硫酸亚铁，形成硫酸亚铁溶液，加入456.0克86%的磷酸，再用过量的双氧水氧化该溶液0.5小时以上，然后将该溶液加热到60-80℃，用氢氧化钠调节pH值到1-3，反应0.5-1小时，然后过滤，洗涤，制得磷酸铁盐混合物前躯体，将该前躯体与1.6克三氧化二铁和50克水混合，湿磨2小时，形成浆料，加压喷雾入高温微波炉中，在850℃下反应10分钟，冷却，直接得到126克浅黄色正磷酸铁，产品含量达99.5%。

实施例6

用200ml水溶解52.6克四水氯化亚铁，形成氯化亚铁溶液，加入30.0克85%的磷酸，再用过量的双氧水氧化该溶液1小时，然后将该溶液加热到60-80℃，用氢氧化钠调节pH值到1-3，反应2小时，然后过滤，洗涤，制得磷酸铁盐混合物前躯体，将该前躯体与0.8克85%的商品磷酸和50克蒸馏水混合湿磨3小时，形成浆料，加压喷雾入高温微波炉中，在780℃下反应20分钟，冷却，直接得到40.2克浅黄色正磷酸铁，产品含量达99.3%。Fe:P摩尔比为1: 1。

Claims (10)

1.一种微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，是将磷源和铁源按Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02的化学配比混合，采用直接合成或液相反应的方式，形成均匀浆体，将浆体喷射入反应装置内，反应温度为600--1000℃，反应时间为5—40分钟，生成无水正磷酸铁。

2.根据权利要求1所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的磷源为磷酸、五氧化二磷、磷酸铵盐；所述的铁源为氧化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、氢氧化铁。

3.根据权利要求1或2所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的直接合成工艺，是以磷酸、五氧化二磷、可溶性磷酸铵盐为磷源，以氧化铁、氢氧化铁或有机铁为铁源直接合成，将原料按化学配比Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02混合成浆，将浆体喷射入反应装置内加热反应，生成无水正磷酸铁。

4.根据权利要求1或2所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的液相反应工艺是以磷酸、五氧化二磷、可溶性磷酸盐为磷源，以硫酸铁、氯化铁、硝酸铁等可溶性铁盐为铁源，进行液相反应，制备磷酸铁盐混合物前躯体，然后将该前躯体进行铁/磷比的调节Fe:P摩尔比为0.98～1.02:0.98～1.02，并混合制浆，将浆体喷射入反应装置内加热反应，生成无水正磷酸铁。

5.根据权利要求1所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的反应装置的加热方法可采用微波、电、天然气、煤气、燃油中的一种。

6.根据权利要求3所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的反应装置的加热方法可以是加热方式也可采用微波、电、天然气、煤气、燃油中的一种。

7.根据权利要求4所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的反应装置的加热方法可以是加热方式也可采用微波、电、天然气、煤气、燃油中的一种。

8.根据权利要求1所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的将浆体喷射入反应装置内，喷射的方式可采用喷浆、挤压、加压、雾化中的一种。

9.根据权利要求3所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的将浆体喷射入反应装置内，喷射的方式可采用喷浆、挤压、加压、雾化中的一种。

10.根据权利要求4所述的微波喷浆法制备无水正磷酸铁，其特征在于，所述的将浆体喷射入反应装置内，喷射的方式可采用喷浆、挤压、加压、雾化中的一种。