CN115124013A - 一种电池级正磷酸铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池级正磷酸铁的制备方法，涉及新能源电池材料前驱体制备技术领域。利用农用磷酸一铵或湿法磷酸铵中和料浆作为磷源，依次经过溶解、除杂和合成步骤制备电池级正磷酸铁，特别是针对除杂工艺进行了优化，通过碱性中和剂调节pH、过滤、脱氟等步骤去除磷源中的大量不溶物及水溶性杂质，以使得净化后磷源能够用于制备电池级正磷酸铁，在反应过程中不会出现底部结块问题。在解决农用磷酸一铵产能过剩与电池级正磷酸铁磷源不足之间矛盾的同时，扩大电池级正磷酸铁合成过程中磷源渠道、降低电池级正磷酸铁的生产成本、进一步增加磷酸铁锂正极材料的优势。

Description

一种电池级正磷酸铁的制备方法
技术领域
本发明涉及新能源电池材料前驱体制备技术领域，具体而言，涉及一种电池级正磷酸铁的制备方法。
背景技术
现有的磷酸铁以电池级或者工业级磷酸一铵、磷酸二铵或者净化磷酸为磷源，以二价或三价铁盐作为铁源，通过化学反应的方式制备出电池级磷酸铁。
目前的磷源普遍存在成本高、磷源短缺等问题，严重降低了磷酸铁锂的优势，甚至可能直接影响磷酸铁锂行业的发展。但是，目前其他的磷源类型也无法满足工艺要求，无法制备得到电池级正磷酸铁。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，旨在使用农用级磷源制备电池级正磷酸铁，是一种低成本、短程化的工艺。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，以农用磷酸一铵或湿法磷酸铵中和料浆作为磷源进行制备，包括：
溶解：将磷源和水混合溶解得到磷源料浆；
除杂：将磷源料浆与碱性中和剂混合，然后依次进行过滤、脱氟之后得到净化磷铵溶液；
合成：将净化磷铵溶液与含亚铁离子的溶液混合，在氧化剂存在的条件下合成反应得到磷酸铁料浆。
在可选的实施方式中，控制水与磷源的质量比为(2～5):1；
可选地，溶解的步骤中，控制溶解温度为20℃～80℃，溶解时间为10min-60min。
在可选的实施方式中，将所述磷源料浆与碱性中和剂混合调节pH值为4.5～6.5，反应15min-90min；
可选地，碱性中和剂选自碳酸氢铵、氨水和气氨中的至少一种。
在可选的实施方式中，除杂的步骤中，过滤是依次进行压滤和精滤，精滤是采用过滤精度为0.45μm～100μm的反冲洗过滤器处理；
可选地，脱氟是采用氟离子螯合树脂进行处理。
在可选的实施方式中，将净化磷铵溶液与硫酸亚铁溶液和pH调节剂混合得到混合溶液，控制混合溶液中，硫酸亚铁和磷源中磷的摩尔比为1:(0.8～1.1)，pH值为2-4。
在可选的实施方式中，pH调节剂选自硫酸和磷酸中的至少一种；
可选地，pH调节剂包括硫酸和磷酸，硫酸和磷酸与硫酸亚铁的摩尔比各自独立地为(0.1～0.4):1。
在可选的实施方式中，将双氧水缓慢加入至混合溶液中，然后升温至80℃～100℃，合成3h～5h；
可选地，双氧水的加入量与亚铁离子的摩尔比为(0.5～0.8):1，加入时间为60min～90min。
在可选的实施方式中，将合成之后得到的磷酸铁料浆进行过滤得到固体物料，将固体物料进行烘干煅烧得到电池级正磷酸铁。
在可选的实施方式中，将合成之后的磷酸铁料浆进行过滤的过程包括：将合成后得到的磷酸铁料浆进行压滤，然后用3～5倍的滤饼质量的清水清洗滤饼。
在可选的实施方式中，将固体物料在70℃～90℃条件下烘干，然后于550℃～750℃条件下煅烧2h～4h。
本发明具有以下有益效果：利用农用磷酸一铵或湿法磷酸铵中和料浆作为磷源，依次经过溶解、除杂和合成步骤制备电池级正磷酸铁，特别是针对除杂工艺进行了优化，通过碱性中和剂调节pH、过滤、脱氟等步骤去除磷源里的大量不溶物及水溶性杂质，以使得净化后磷源能够用于制备磷酸铁，在合成过程中不会出现底部结块问题。在解决农用磷酸一铵产能过剩与电池级正磷酸铁磷源不足之间矛盾的同时，扩大电池级正磷酸铁合成过程中磷源渠道、降低电池级正磷酸铁的生产成本、进一步增加磷酸铁锂正极材料的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例制备电池级正磷酸铁的方法的工艺流程图；
图2为实施例一中得到产品的扫描电镜图；
图3为实施例一中得到产品的XRD图；
图4为实施例二中得到产品的扫描电镜图；
图5为实施例二中得到产品的XRD图；
图6为实施例三中得到产品的扫描电镜图；
图7为实施例三中得到产品的XRD图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
农用磷酸一铵中存在大量的不溶物及水溶性杂质，若直接用农用磷酸一铵作为磷源，不但不能合成合格的电池级正磷酸铁产品，还存在腐蚀设备等问题。通过简单的过滤后，可以除去农用磷酸一铵中的水不溶物，但是还是存在Mg、Mn、Al、Zn、Si等杂质超标，反应釜底部结块的问题。目前，使用农用磷酸一铵制备电池级正磷酸铁的工艺目前尚未见报道。
发明人通过改进除杂工艺，实现了以农用磷酸一铵作为磷源制备电池级正磷酸铁，在解决农用磷酸一铵产能过剩与电池级正磷酸铁磷源不足之间矛盾的同时，扩大电池级正磷酸铁合成过程中磷源渠道，显著降低了电池级正磷酸铁的生产成本。
本发明实施例提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，以湿法磷酸铵中和浆料或农用磷酸一铵作为磷源进行制备，湿法磷酸铵中和浆料通过烘干可以制备农用磷酸一铵，湿法磷酸铵中和浆料主要成分为磷酸一铵和水。请参照图1，制备方法包括如下步骤：
S1、溶解
将磷源和工艺水混合溶解得到磷源料浆，控制水与磷源的质量比为(2～5):1，如可以为2:1、3:1、4:1、5:1等。在一些实施例中，以农用磷酸一铵为磷源时，直接按照水与磷源的质量比为(2～5):1将磷源和水混合即可；而以湿法磷酸铵中和料浆为磷源时，与磷源混合的水的用量可以适当减少，具体的，可以根据湿法磷酸铵中和料浆中的含水量，计算实际需要额外补充的水量，使得得到的磷源料浆的固含量与以农用磷酸一铵为磷源时得到的磷源料浆的固含量相当。
在一些实施例中，溶解的步骤中，控制溶解温度为20℃～80℃，溶解时间为10min-60min，以使磷源中的水溶性磷充分溶解。
具体地，溶解温度可以为20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃等，溶解时间可以为10min、20min、30min、40min、50min、60min等，溶解温度和时间也可以为以上相邻取值之间的任意值。
S2、除杂
将磷源料浆与碱性中和剂混合调节pH值为4.5～6.5，反应15min-90min，然后依次进行过滤、脱氟之后得到净化磷铵溶液(即净化磷源溶液)，通过过滤可以去除大部分杂质，再配合脱氟步骤将含氟杂质去除，得到净化磷源溶液用于后续反应。
在一些实施例中，碱性中和剂选自碳酸氢铵、氨水和气氨中的至少一种，可以为一种，也可以为几种形成的混合物。碱性中和剂的用量是控制调节pH值为4.5～6.5，在此范围内使磷源料浆中的可溶性Ca、Mg、Fe、Al、Mn、Si、F以沉淀的形式析出。具体地，调节pH值可以为4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，在5.5-6.5范围内除杂效果更好；反应时间可以为15min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min。
磷源料浆中的杂质在不同的pH条件下，具有不同的溶解行为，随着pH值的升高，磷源料浆中的Mg、Mn、Al、Zn、F等杂质将形成复合物沉淀，从溶液中析出，从而达到净化磷源料浆的目的。具体反应方程式如下：
(Fe，Al)3(H3O)H8(PO4)6·6H2O+NH3→(FeAl)3NH4H8(PO4)6·6H2O↓+H2O (式1)；
(Fe,Al)3(H3O)H8(PO4)6·6H2O+3Mg(H2PO4)2+9NH3+H2SiF6＝3(Fe,Al)MgNH4(HPO4)2F2↓+6NH4H2PO4+SiO2↓+5H2O (式2)；
6(Fe,Al)3MgNH4(HPO4)2F2+(NH4)2SiF6+4NH3+2H2O＝6(Fe,Al)Mg(NH4)2(HPO4)2F3↓+SiO2↓ (式3)；
(Fe,Al)3NH4H8(PO4)6·6H2O+2NH3＝3(Fe,Al)NH4(HPO4)2·0.5H2O↓+5.5H2O (式4)；
Mg(H2PO4)2+NH3＝MgHPO4↓+NH4H2PO4 (式5)；
MgHPO4+(NH4)2HPO4+4H2O＝Mg(NH4)2(HPO4)2·4H2O↓ (式6)；
Mg(NH4)2(HPO4)2·4H2O＝MgNH4PO4·H2O↓+NH4H2PO4+3H2O (式7)；
CaSO4·2H2O+2NH3+H3PO4＝CaHPO4↓+(NH4)2SO4+2H2O (式8)；
5CaHPO4+2NH3+H2O＝Ca(PO4)3OH↓+2NH4H2PO4 (式9)；
SiF2－+NH3+2H2O＝SiO2↓+NH4－+6F－ (式10)。
在一些实施例中，除杂的步骤中，过滤是依次进行压滤和精滤，精滤是采用过滤精度为0.45μm～100μm的反冲洗过滤器处理，可以为多芯反冲洗过滤器。压滤是将磷源料浆输送至压滤机进行固液分离，滤渣送至肥料系统生产缓释型氮磷肥；精滤是将压滤机压滤出的滤液经精滤装置进一步过滤，除去微小的不溶性杂质，进一步降低磷酸一铵溶液中的杂质含量。
在一些实施例中，脱氟是采用氟离子螯合树脂进行处理，选择性的与氟形成螯合物，而不吸附其他阴离子，特别是不吸附溶液中主要成分磷酸二氢根、磷酸氢根，以达到精脱氟的目的。脱氟过程控制流量2Bv/h～10Bv/h，温度25℃～60℃。
在实际操作过程中，将精滤后的磷酸一铵溶液通过特种脱氟树脂进行处理，深度脱出磷酸一铵溶液中的氟离子。采用树脂吸附脱出磷铵溶液中的氟，与传统工艺相比，不增加额外的化学辅料，减少了磷铵溶液中Na、Si等外部杂质的引入，降低成本的同时提高了磷酸铁合成过程中的可控性。
S3、合成
将净化磷铵溶液与含亚铁离子的溶液混合，调节pH值为2-4(如可以为2、3、4等)，在氧化剂存在的条件下合成，氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子，再利用铁离子和磷源合成磷酸铁，能够满足电池级正磷酸铁的要求。
在一些实施例中，含亚铁离子的溶液可以采用硫酸亚铁溶液，将净化磷铵溶液与硫酸亚铁溶液和pH调节剂混合得到混合溶液，控制混合溶液中，硫酸亚铁和磷源中磷的摩尔比为1:(0.8～1.1)，如硫酸亚铁和磷酸一铵的摩尔比可以为1:0.8、1:1.0、1:1.1等。
在一些实施例中，pH调节剂选自硫酸和磷酸中的至少一种，可以为硫酸，也可以为磷酸，或者采用二者的混合物。若仅采用硫酸则后续合成后的废液水处理难度较大，若仅采用磷酸则用量会较大，采用硫酸和磷酸的混合物为宜。可选地，pH调节剂包括硫酸和磷酸，磷酸与硫酸亚铁的摩尔比为(0.1～0.4):1(如0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1等)，硫酸与硫酸亚铁的摩尔比为(0.1～0.4):1(如0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1等)，磷酸和硫酸的用量在上述范围内独立控制。
在一些实施例中，在调节pH值之后，将双氧水缓慢加入至混合溶液中，然后升温至80℃～100℃，合成3h～5h，以利用双氧水将亚铁离子氧化为铁离子，采用双氧水为氧化剂不引入其他杂质。具体地，合成温度可以为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃等，合成时间可以为3h、4h、5h等。
双氧水的用量可以略大于理论用量，双氧水的加入量与亚铁离子的摩尔比为0.5～0.8，加入时间为60min～90min，以使混合溶液中Fe2+的质量分数＜0.01％。
S4、后处理
将合成之后的磷酸铁料浆进行过滤得到固体物料，将固体物料进行烘干煅烧，即得到电池级正磷酸铁。
过滤的方式不限，在一些实施例中，将合成之后的料浆进行过滤的过程包括：将合成后的料浆进行压滤，然后用3～5倍的滤饼质量的清水清洗滤饼，以去除没有反应的酸和铁离子，获得合格的磷酸铁滤饼。
在一些实施例中，将固体物料在70℃～90℃条件下烘干，然后于550℃～750℃条件下煅烧2h～4h。通过烘干脱出游离水，经过煅烧之后脱出结晶水，获得合格的电池级正磷酸铁。烘干的温度可以为70℃、80℃、90℃等，烘干时间可以为60min～90min，如可以为60min、70min、80min、90min；煅烧温度可以为550℃、600℃、650℃、700℃、750℃等，煅烧时间可以为2h、3h、4h等。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例一
本实施例提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份质量农用磷酸一铵与4.5份质量工艺水加入溶解槽内，于常温条件下进行溶解，溶解15min，获得磷酸一铵溶解料浆。
(2)向磷酸一铵溶解料浆中加入质量分数30％的氨水调节磷酸一铵溶液pH至6.0，反应30min。
(3)将pH为6.0的磷酸一铵料浆采用压滤机进行固液分离得到滤液及枸溶性磷渣，枸溶性磷渣用于缓释型肥料的生产。
(4)步骤(3)中压滤机压滤出的滤液经过滤精度为0.45μm的多芯反冲洗过滤器进一步过滤，除去微小的不溶性杂质。
(5)将精滤后的磷酸一铵溶液通过氟离子螯合树脂进行处理，流量8Bv/h，温度40℃，深度脱出磷酸一铵溶液中的氟离子，得到净化磷铵溶液。
(6)将深度脱氟后的磷酸一铵溶液与硫酸亚铁溶液、pH调节剂混合；混合液中硫酸亚铁与磷酸一铵溶液中磷的摩尔比为1:1，pH调节剂为硫酸与磷酸的混合物，磷酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.2:1，硫酸与硫酸亚铁的摩尔比例为0.3:1。
(7)将双氧水缓慢加入到步骤(6)的混合溶液中，双氧水的总用量与亚铁离子的摩尔比为0.6:1，加入时间为60min，分析混合溶液中Fe2+的质量分数为未检出，升温、控制合成温度为90℃，合成3h得到磷酸铁料浆。
(8)将磷酸铁料浆压滤，滤饼用5倍清水洗涤4次获得合格的磷酸铁滤饼。
(9)烘干煅烧：磷酸铁滤饼在80℃条件下烘干60min脱出游离水，继续于550℃条件下煅烧3.5小时，脱出结晶水，获得合格的电池级正磷酸铁。
测试实施例一得到的正磷酸铁的SEM图像如图2所示，其一次粒子均呈现为类球状颗粒，分散性较好。
制备得到的正磷酸铁的XRD图谱如图3所示，从XRD的测试结果可以看出制备得到的产品为正磷酸铁，衍射峰高且尖锐，说明产物结晶度高并且具有良好的晶体结构。
实施例二
本实施例提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份质量农用磷酸一铵与4.3份质量工艺水加入溶解槽内，于常温条件下进行溶解，溶解15min，获得磷酸一铵溶解料浆。
(2)向磷酸一铵溶解料浆中加入氨水调节磷酸一铵溶液pH至6.5，反应30min。
(3)将pH为6.5的磷酸一铵料浆进行固液分离得到滤液及枸溶性磷渣，枸溶性磷渣用于缓释型肥料的生产。
(4)步骤(3)中压滤机压滤出的滤液经过滤精度为100μm的多芯反冲洗过滤器进一步过滤，除去微小的不溶性杂质。
(5)将精滤后的磷酸一铵溶液通过氟离子螯合树脂进行处理，流量5Bv/h，温度30℃，深度脱出磷酸一铵溶液中的氟离子，得到净化磷铵溶液。
(6)将深度脱氟后的磷酸一铵溶液与硫酸亚铁溶液、pH调节剂按照一定的比例进行混合；混合液中硫酸亚铁与磷酸一铵溶液中磷的摩尔比为1:1.07，pH调节剂为硫酸与磷酸的混合物，磷酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.1:1，硫酸与硫酸亚铁的摩尔比例为0.35:1；
(7)将双氧水缓慢加入到步骤(6)的混合溶液中，双氧水的总用量与亚铁离子的摩尔比为0.8:1，加入时间为90min，分析混合溶液中Fe2+的质量分数为未检出，升温、控制合成温度为93℃，合成4h，获得乳白色的磷酸铁料浆。
(8)将磷酸铁料浆压滤，滤饼用5倍清水洗涤4次获得合格的磷酸铁滤饼。
(9)烘干煅烧：磷酸铁滤饼在80℃条件下烘干90min脱出游离水，继续于550℃条件下煅烧3.5小时，脱出结晶水，获得合格的正磷酸铁。
测试实施例二得到的正磷酸铁的SEM图像如图4所示，其一次粒子均呈现为类球状颗粒，分散性较好。
制备得到的正磷酸铁的XRD图谱如图5所示，从XRD的测试结果可以看出制备得到的产品为正磷酸铁，衍射峰高且尖锐，说明产物结晶度高并且具有良好的晶体结构。
实施例三
本实施例提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份质量湿法磷酸氨中和料浆与2.5份质量工艺水加入溶解槽内，于常温条件下进行溶解，溶解15min，获得磷酸一铵溶解料浆。
(2)向磷酸一铵溶解料浆中加入氨水调节磷酸一铵溶液pH至6.5，反应30min。
(3)将pH为6.5的磷酸一铵料浆进行固液分离得到滤液及枸溶性磷渣，枸溶性磷渣用于缓释型肥料的生产。
(4)步骤(3)中压滤机压滤出的滤液经过滤精度为100μm的多芯反冲洗过滤器进一步过滤，除去微小的不溶性杂质。
(5)将精滤后的磷酸一铵溶液通过氟离子螯合树脂进行处理，流量5Bv/h，温度30℃，深度脱出磷酸一铵溶液中的氟离子，得到净化磷铵溶液。
(6)将深度脱氟后的磷酸一铵溶液与硫酸亚铁溶液、pH调节剂按照一定的比例进行混合；混合液中硫酸亚铁与磷酸一铵溶液中磷的摩尔比为1:1.07，pH调节剂为硫酸与磷酸的混合物，磷酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.1:1，硫酸与硫酸亚铁的摩尔比例为0.35:1；
(7)将双氧水缓慢加入到步骤(6)的混合溶液中，双氧水的总用量与亚铁离子的摩尔比为0.8:1，加入时间为90min，分析混合溶液中Fe2+的质量分数为未检出，升温、控制合成温度为93℃，合成4h，获得乳白色的磷酸铁料浆。
(8)将磷酸铁料浆压滤，滤饼用5倍清水洗涤4次获得合格的磷酸铁滤饼。
(9)烘干煅烧：磷酸铁滤饼在80℃条件下烘干90min脱出游离水，继续于550℃条件下煅烧3.5小时，脱出结晶水，获得合格的正磷酸铁。
测试实施例三得到的正磷酸铁的SEM图像如图6所示，其一次粒子均呈现为类球状颗粒，分散性较好。
实施例三制备得到的正磷酸铁的XRD图谱如图7所示，从XRD的测试结果可以看出制备得到的产品为正磷酸铁，衍射峰高且尖锐，说明产物结晶度高并且具有良好的晶体结构。
对比例一
本对比例提供一种电池级正磷酸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1份质量农用磷酸一铵与4.3份质量工艺水加入溶解槽内，于常温条件下进行溶解，溶解15min，获得磷酸一铵溶解料浆。
(2)将磷酸一铵料浆采用压滤机进行固液分离得到滤液及枸溶性磷渣，枸溶性磷渣用于缓释型肥料的生产。
(3)将步骤(2)获得的磷酸一铵溶液与硫酸亚铁溶液、pH调节剂混合；混合液中硫酸亚铁与磷酸一铵溶液的摩尔比为1:1.07，pH调节剂为硫酸与磷酸的混合物，磷酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.1:1，硫酸与硫酸亚铁的摩尔比例为0.35:1；
(4)将双氧水缓慢加入到(3)的混合溶液中，双氧水的总用量与亚铁离子的摩尔比为0.8:1，加入时间为90min，分析混合溶液中Fe2+的质量分数为未检出，升温、控制合成温度为93℃，合成4h，获得乳白色的磷酸铁料浆。
(5)将磷酸铁料浆压滤，滤饼用5倍清水洗涤4次获得合格的磷酸铁滤饼。
(6)烘干煅烧：磷酸铁滤饼在80℃条件下烘干90min脱出游离水，继续于550℃条件下煅烧3.5小时，脱出结晶水，获得电池级正磷酸铁。
需要补充的是，对比例一与实施例二的区别主要在于：不进行步骤(2)、步骤(4)和步骤(5)。
测试实施例和对比例一中得到产品的理化指标和杂质含量，结果如表1和表2所示。
表1实施例和对比例中电池级正磷酸铁主要理化指标
Figure BDA0003783864450000121
表2实施例和对比例中电池级正磷酸铁杂质含量
Figure BDA0003783864450000122
对比例二
与实施例一的区别仅在于：将步骤(5)中的氟离子螯合树脂替换为强酸性阴离子交换树脂。
本对比例的方法处理后净化磷铵溶液的成分如表3示：
表3净化磷铵溶液成分对比
Figure BDA0003783864450000131
注：磷铵净化溶液是指经过实施例一步骤(1)～步骤(4)处理后获得的磷酸一铵溶液。
可见，采用常规的强酸性阴离子交换树脂，在脱出部分氟的同时，吸附了大量的磷，从而导致投入同样的农用磷酸一铵的条件下，由于磷被离子交换树脂吸附，在合成过程中磷不够导致，无法合成磷酸铁。
对比例三
与实施例一的区别仅在于：步骤(2)中调节pH值为8.0。
本对比例的方法处理后净化磷铵溶液的成分如表4示：
表4净化磷铵溶液成分对比
Figure BDA0003783864450000132
将农用磷酸一铵溶液料浆的pH调节至8.0后，其组分已变为磷酸二氢铵，在合成过程中，磷酸二氢铵多余的铵根离子会和磷酸铁形成碱式磷酸铁，不能获得合格的磷酸铁产品。
试验例1
与农用磷酸一铵相比，按照本发明实施例1提供的技术方案获得的净化磷铵溶液，其指标及脱出率如下表5示。
表5净化磷铵溶液杂质组成及脱除率
Figure BDA0003783864450000141
注：杂质组成是以质量百分含量表示。
可见，采用本发明的方法处理后，农用磷酸一铵中的大部分杂质均以沉淀的方式除去，其节省了工业磷酸一铵生产过程中浓缩、冷却结晶等工序，在节约能耗的同时大幅降低了生产成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池级正磷酸铁的制备方法，其特征在于，以农用磷酸一铵或湿法磷酸铵中和料浆作为磷源进行制备，包括：
溶解：将所述磷源和水混合溶解得到磷源料浆；
除杂：将所述磷源料浆与碱性中和剂混合，然后依次进行过滤、脱氟之后得到净化磷铵溶液；
合成：将所述净化磷铵溶液与含亚铁离子的溶液混合，在氧化剂存在的条件下反应得到磷酸铁料浆。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制水与所述磷源的质量比为(2～5):1；
可选地，所述溶解的步骤中，控制溶解温度为20℃～80℃，溶解时间为10min-60min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述磷源料浆与碱性中和剂混合调节pH值为4.5～6.5，反应15min-90min；
可选地，所述碱性中和剂选自碳酸氢铵、氨水和气氨中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述除杂的步骤中，所述过滤是依次进行压滤和精滤，所述精滤是采用过滤精度为0.45μm～100μm的反冲洗过滤器处理；
可选地，所述脱氟是采用氟离子螯合树脂进行处理。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述净化磷铵溶液与硫酸亚铁溶液和pH调节剂混合得到混合溶液，控制所述混合溶液中，硫酸亚铁和所述磷源中磷的摩尔比为1:(0.8～1.1)，pH值为2-4。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂选自硫酸和磷酸中的至少一种；
可选地，所述pH调节剂包括硫酸和磷酸，硫酸和磷酸与硫酸亚铁的摩尔比各自独立地为(0.1～0.4):1。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将双氧水缓慢加入至所述混合溶液中，然后升温至80℃～100℃，合成3h～5h；
可选地，双氧水的加入量与亚铁离子的摩尔比为(0.5～0.8):1，加入时间为60min～90min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将合成之后得到的所述磷酸铁料浆进行过滤得到固体物料，将固体物料进行烘干煅烧得到电池级正磷酸铁。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将合成之后得到的所述磷酸铁料浆进行过滤的过程包括：将所述磷酸铁料浆进行压滤，然后用3～5倍的滤饼质量的清水清洗滤饼。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将所述固体物料在70℃～90℃条件下烘干，然后于550℃～750℃条件下煅烧2h～4h。
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