CN108529582A - 一种正磷酸铁的清洁生产方法 - Google Patents

一种正磷酸铁的清洁生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108529582A
CN108529582A CN201810263883.3A CN201810263883A CN108529582A CN 108529582 A CN108529582 A CN 108529582A CN 201810263883 A CN201810263883 A CN 201810263883A CN 108529582 A CN108529582 A CN 108529582A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
ferric
ferrous
phosphate
phosphoric acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810263883.3A
Other languages
English (en)
Inventor
辛本营
刘泽汉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New (changzhou) New Materials Co Ltd
Original Assignee
New (changzhou) New Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New (changzhou) New Materials Co Ltd filed Critical New (changzhou) New Materials Co Ltd
Priority to CN201810263883.3A priority Critical patent/CN108529582A/zh
Publication of CN108529582A publication Critical patent/CN108529582A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/37—Phosphates of heavy metals
    • C01B25/375—Phosphates of heavy metals of iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/11—Powder tap density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

本发明公开了一种正磷酸铁的清洁生产方法，其包括溶解、精密过滤、氧化和沉淀、过滤和洗涤等步骤。本发明以纯铁金属和磷酸为原料，以氧气作为氧化剂，不引入其他杂质元素，生产流程简短，条件控制稳定，达到节能减排的效果，可实现节能环保生产。

Description

一种正磷酸铁的清洁生产方法
技术领域
本发明属于化工制备技术领域，涉及一种正磷酸铁的制备方法，具体涉及一种正磷酸铁的清洁生产方法。
背景技术
1997年Goodenough等首次报道了锂离子电池正极材料磷酸铁锂(LiFePO4)，由于具有理论比容量高、结构稳定、循环性能良好、安全性高、原料丰富、价格低廉、无毒无害、环境友好等优点，被认为是新一代理想的锂离子电池正极材料，尤其在中国因其原料丰富和好的安全性能被主推为新能源汽车和储能电站动力源。
磷酸铁主要用于制造锂离子电池正极材料磷酸铁锂。受新能源汽车政策因素刺激，2014年中国磷酸铁锂的需求出现爆炸式增长，需求量达到16500吨，同比增长158％；2015年中国磷酸铁锂需求量3.2万吨以上，增长率100％以上，2016年达到5.7万吨，未来三年将保持年增长率20％以上。磷酸铁作为磷酸铁锂生产的主要原料将随之增长。
目前通行的磷酸铁生产方法是化学沉淀法，以可溶性铁盐溶液为原料，以磷酸(氢)铵或磷酸(氢)钠溶液为沉淀剂，生产过程中会产生大量的含磷含铵废水，废水处理难度大且处理成本高。又如中国发明专利“正磷酸铁的制备方法”(申请公布号CN 103569988A)中，其以磷酸亚铁类化合物为原料，将其与络合剂混合后以臭氧氧化得到正磷酸铁晶种，将所述正磷酸铁晶种与亚铁盐和磷源混合，以臭氧为氧化剂将亚铁氧化为三价铁，得到正磷酸铁。该正磷酸铁的制备过程中，由于以磷酸亚铁为铁源，并加入了络合剂，以臭氧作为氧化剂，制备过程中会产生大量废水，制备条件也难以控制，存在较大的安全性风险。
发明内容
本发明的目的要提供一种以纯铁金属和磷酸为原料，不引入其他杂质元素、不排放废水前提下清洁生产磷酸铁的方法。
为解决上述技术问题，本发明釆取的技术方案如下：
一种正磷酸铁的清洁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)溶解
将条状厚度为10～20mm的过量纯铁放置在有温度控制及搅拌装置的溶解器内，在溶解器中通过计量泵缓慢加入磷酸，铁与磷酸反应慢慢溶解得到磷酸亚铁或磷酸氢亚铁溶液；未完全溶解反应的纯铁再加入磷酸进行溶解；
b)精密过滤
将所述步骤a)得到的磷酸亚铁或磷酸氢亚铁溶液，用过滤器精密过滤得到的滤液为磷酸亚铁溶液；
c)氧化和沉淀
将所述步骤b)过滤得到的磷酸亚铁溶液，加入耐腐蚀的氧化反应容器中，纯氧通过拉法尔喷嘴喷入磷酸亚铁溶液中，计量泵加入磷酸，定时抽样检测，控制溶液pH值0.5～1.5，生成磷酸铁沉淀；
d)过滤和洗涤
在氧化反应器中，定时抽样检测二价铁含量，二价铁含量低于10ppm后，用泵将所述步骤c)得到的磷酸铁沉淀和母液的混合浆料打入板框式压滤机或离心分离机，并搅拌洗涤，其母液未完全反应的部分和洗水通过管道返回所述步骤a)的溶解工序；过滤并洗涤得到的未干燥的磷酸铁；
e)干燥和脱水
将所述步骤d)未干燥的磷酸铁加入到回转窑进行干燥和脱水，回转窑温度控制在250℃～550℃，得到无水磷酸铁。
上述步骤a)溶解的温度控制在80℃～100℃。
进一步地，上述步骤b)精密过滤中滤膜的滤径优选为0.2～0.8μm。
更进一步地，上述步骤c)氧化和沉淀中，溶液pH值控制在0.8～1.2。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、采用符合标准的纯铁为原料，避免杂质元素对产品性能的影响，同时纯铁为原料不会产生其他固体废渣，未完全溶解的纯铁可循环加入磷酸进行二次反应，达到充分利用资源，节能减排效果。
2、生产过程不引入任何含其他杂质的原料或辅料，产品质量纯净。
3、生产流程简短，条件控制稳定，安全性高，产品性能稳定，生产成本低，有利于正磷酸铁的工业应用。。
4、本发明通入氧气作为氧化剂，无液体、固体废弃物产生，达到节能减排效果，实现节能环保生产。
具体实施方式
实施例1
一种清洁生产磷酸铁的方法，包括以下步骤：
a、溶解：将条状厚度为10～20mm的过量纯铁放置在耐蚀溶解器内，溶解器有温度控制及搅拌装置，温度控制在90℃；在溶解器内加入去离子水，启动搅拌，在溶解器中通过计量泵缓慢加入磷酸，铁与磷酸反应慢慢溶解得到磷酸亚铁或磷酸氢亚铁溶液；
b、磷酸亚铁溶液精密过滤：用过滤精度为0.3μm的过滤器过滤得到磷酸亚铁溶液；
c、氧化和沉淀：过滤完得到的磷酸亚铁溶液泵入到氧化反应器中，纯氧通过拉法尔喷嘴持续喷入磷酸亚铁溶液中，通过计量泵加入磷酸，在线检测并控制溶液pH值为0.8，将二价铁氧化成三价铁，生成磷酸铁沉淀；
d、过滤和洗涤：在氧化反应器中，定时抽样检测二价铁含量，二价铁含量低于10ppm后，用泵将混合浆料打入板框式压滤机或离心分离机，并搅拌洗涤，其母液未完全反应的部分和洗水通过耐腐蚀管道输送返回溶解工序；过滤并洗涤得到的未干燥的磷酸铁；
e、干燥和脱水：将未干燥的磷酸铁加入到回转窑进行干燥和脱水，回转窑温度分三段控制，分别为250℃、350℃和550℃，温度逐渐上升，250℃到350℃段主要是干燥物理水分，550℃段脱除结晶水，脱水干燥完成，得到无水磷酸铁。本实施例制得的磷酸铁样品物理参数如表1，化学成分指标如表2。
表1磷酸铁物理性能指标
表2磷酸铁化学成分指标
实施例2
一种清洁生产磷酸铁的方法，包括以下步骤：
a、溶解：将过量的屑状纯铁放置在耐蚀溶解器内，溶解器有温度控制及搅拌装置。溶解器有温度控制及搅拌装置，温度控制在90℃；在溶解器内加入去离子水，启动搅拌，在溶解器中通过计量泵缓慢加入磷酸，铁与磷酸反应慢慢溶解得到磷酸亚铁或磷酸氢亚铁溶液；
b、精密过滤：用过滤精度为0.3μm的过滤器过滤得到磷酸亚铁溶液；
c、氧化和沉淀：过滤完的磷酸亚铁溶液泵入到氧化反应器中，纯氧通过拉法尔喷嘴连续喷入磷酸亚铁溶液中，通过计量泵加入磷酸，在线检测并控制溶液pH值1.2，二价铁氧化成三价铁，生成磷酸铁沉淀；
d、过滤和洗涤：在氧化反应器中，定时抽样检测，当二价铁含量低于10ppm后，用泵将混合浆料(磷酸铁和母液)打入板框式压滤机或离心分离机，并搅拌洗涤，其母液未完全反应的部分和洗水通过耐腐蚀管道输送返回溶解工序；过滤并洗涤得到未干燥的磷酸铁；
e、干燥和脱水：将未干燥的磷酸铁加入到回转窑进行干燥和脱水，回转窑温度分三段控制，分别为250℃、300℃和520℃，250℃到300℃段主要是干燥物理水分，520℃段脱除结晶水，得到无水磷酸铁。
本实施例制得的磷酸铁样品物理参数如表3，化学成分指标如表4。
表3磷酸铁物理性能指标
表4磷酸铁化学成分指标
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种正磷酸铁的清洁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)溶解
将条状厚度为10～20mm的过量纯铁放置在有温度控制及搅拌装置的溶解器内，在溶解器中通过计量泵缓慢加入磷酸，铁与磷酸反应慢慢溶解得到磷酸亚铁或磷酸氢亚铁溶液；未完全溶解反应的纯铁再加入磷酸进行溶解；
b)精密过滤
将所述步骤a)得到的磷酸亚铁或磷酸氢亚铁溶液，用过滤器精密过滤得到的滤液为磷酸亚铁溶液；
c)氧化和沉淀
将所述步骤b)过滤得到的磷酸亚铁溶液，加入耐腐蚀的氧化反应容器中，纯氧通过拉法尔喷嘴喷入磷酸亚铁溶液中，计量泵加入磷酸，定时抽样检测，控制溶液pH值0.5～1.5，生成磷酸铁沉淀；
d)过滤和洗涤
在氧化反应器中，定时抽样检测二价铁含量，二价铁含量低于10ppm后，用泵将所述步骤c)得到的磷酸铁沉淀和母液的混合浆料打入板框式压滤机或离心分离机，并搅拌洗涤，其母液未完全反应的部分和洗水通过管道返回所述步骤a)的溶解工序；过滤并洗涤得到的未干燥的磷酸铁；
e)干燥和脱水
将所述步骤d)未干燥的磷酸铁加入到回转窑进行干燥和脱水，回转窑温度控制在250℃～550℃，得到无水磷酸铁。
2.如权利要求1所述的一种正磷酸铁的清洁生产方法，其特征在于，所述步骤a)溶解的温度控制在80℃～100℃。
3.如权利要求1所述的一种正磷酸铁的清洁生产方法，其特征在于，所述步骤b)精密过滤中滤膜的滤径为0.2～0.8μm。
4.如权利要求1所述的一种正磷酸铁的清洁生产方法，其特征在于，所述步骤c)氧化和沉淀中，溶液pH值控制在0.8～1.2。
CN201810263883.3A 2018-03-28 2018-03-28 一种正磷酸铁的清洁生产方法 Pending CN108529582A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810263883.3A CN108529582A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种正磷酸铁的清洁生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810263883.3A CN108529582A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种正磷酸铁的清洁生产方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108529582A true CN108529582A (zh) 2018-09-14

Family

ID=63485332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810263883.3A Pending CN108529582A (zh) 2018-03-28 2018-03-28 一种正磷酸铁的清洁生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108529582A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116986567A (zh) * 2023-09-25 2023-11-03 北京林立新能源有限公司 一种从磷酸铁废渣回收磷酸铁的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060127750A1 (en) * 2002-10-18 2006-06-15 Shigeto Okada Method for preparing positive cathode material for lithium cell, and lithium cell
CN102333725A (zh) * 2009-02-26 2012-01-25 化学制造布敦海姆两合公司 正磷酸铁的制备
CN104817059A (zh) * 2015-04-29 2015-08-05 江西东华科技园有限责任公司 一种由铁粉和磷酸反应制备电池级磷酸铁的方法
CN105480960A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 河北斯霖百特新能源科技有限公司 磷酸铁制备方法
CN106064810A (zh) * 2016-05-31 2016-11-02 百川化工(如皋)有限公司 一种制备磷酸铁的方法
CN205709874U (zh) * 2016-02-26 2016-11-23 河北斯霖百特新能源科技有限公司 磷酸铁生产系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060127750A1 (en) * 2002-10-18 2006-06-15 Shigeto Okada Method for preparing positive cathode material for lithium cell, and lithium cell
CN102333725A (zh) * 2009-02-26 2012-01-25 化学制造布敦海姆两合公司 正磷酸铁的制备
CN104817059A (zh) * 2015-04-29 2015-08-05 江西东华科技园有限责任公司 一种由铁粉和磷酸反应制备电池级磷酸铁的方法
CN105480960A (zh) * 2015-12-29 2016-04-13 河北斯霖百特新能源科技有限公司 磷酸铁制备方法
CN205709874U (zh) * 2016-02-26 2016-11-23 河北斯霖百特新能源科技有限公司 磷酸铁生产系统
CN106064810A (zh) * 2016-05-31 2016-11-02 百川化工(如皋)有限公司 一种制备磷酸铁的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116986567A (zh) * 2023-09-25 2023-11-03 北京林立新能源有限公司 一种从磷酸铁废渣回收磷酸铁的方法
CN116986567B (zh) * 2023-09-25 2023-11-28 北京林立新能源有限公司 一种从磷酸铁废渣回收磷酸铁的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110482512A (zh) 一种电池级磷酸铁的制备方法
CN104628206B (zh) 一种磷酸铁锂生产废水的资源化处理工艺
CN104944400B (zh) 水解法制备磷酸铁的工艺
CN102126713B (zh) 一种用于生产锂离子电池正极材料的高纯磷酸铁及其制备方法
CN106910959A (zh) 一种从磷酸铁锂废料中选择性回收锂的方法
CN113307243B (zh) 一种母液回用制备磷酸铁的方法
CN102050435B (zh) 一种电池级磷酸铁的生产方法
CN109368612A (zh) 一种利用磷酸铁生产废水制备电池级磷酸铁的方法及其制备的磷酸铁
CN113104827B (zh) 一种以工业磷铵清液或工业磷铵母液制备电池级无水磷酸铁的方法
CN102745662B (zh) 一种非晶态磷酸铁的制备方法
CN113336212B (zh) 一种母液回用制备磷酸铁的方法
CN106586995B (zh) 一种高效处理磷酸锂回收料的方法
CN112320780A (zh) 磷酸铁废料的回收方法
CN107265425B (zh) 利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法
CN109928375A (zh) 一种利用磷酸二氢钙制备磷酸铁的方法
CN101525752B (zh) 高纯度四氧化三钴粉体的清洁生产方法
CN107265486B (zh) 利用含锂铝质岩制备碳酸锂的方法
CN100528743C (zh) 利用钛白粉废酸制取高纯度磷酸一铵的方法
CN107416863B (zh) 磷酸铁生产的废水制备工业级铵盐的方法
CN108529582A (zh) 一种正磷酸铁的清洁生产方法
CN102897803A (zh) 液相法制备磷酸亚铁锂方法中产生母液的回收利用方法
CN102849795A (zh) 高纯度五氧化二钒的制备
CN104628207B (zh) 一种锂电池正极材料生产废水的资源化处理方法及其系统
CN111302384A (zh) 一种碱性蚀铜废液处理零排放工艺
CN113716665B (zh) 一种利用含磷硫的强酸性废水制备絮凝剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180914