CN116177515A - 一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法 - Google Patents
一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116177515A CN116177515A CN202211681890.8A CN202211681890A CN116177515A CN 116177515 A CN116177515 A CN 116177515A CN 202211681890 A CN202211681890 A CN 202211681890A CN 116177515 A CN116177515 A CN 116177515A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron phosphate
- lithium
- pyrite cinder
- lithium iron
- slurry
- 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
Links
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 60
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000003818 cinder Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 63
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 37
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 claims abstract description 27
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 10
- ZSWUXEDJKGRXQO-UHFFFAOYSA-N [P].[Fe].[Li].[C] Chemical compound [P].[Fe].[Li].[C] ZSWUXEDJKGRXQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 5
- QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N [Li].[Fe] Chemical compound [Li].[Fe] QSNQXZYQEIKDPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 5
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DPTATFGPDCLUTF-UHFFFAOYSA-N phosphanylidyneiron Chemical compound [Fe]#P DPTATFGPDCLUTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 5
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 3
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 3
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 9
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 9
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 9
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 7
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 6
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 229910021506 iron(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical group N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005955 Ferric phosphate Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- VEPSWGHMGZQCIN-UHFFFAOYSA-H ferric oxalate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O VEPSWGHMGZQCIN-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229940032958 ferric phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229940062993 ferrous oxalate Drugs 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- OWZIYWAUNZMLRT-UHFFFAOYSA-L iron(2+);oxalate Chemical compound [Fe+2].[O-]C(=O)C([O-])=O OWZIYWAUNZMLRT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000399 iron(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
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
- C01B25/45—Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，将硫铁矿烧渣进行粉碎后加入到酸溶液中搅拌，再加水保温，过滤得反应液；向反应液中加入铁粉，搅拌得还原浆料；加入碱液调节pH，过滤得精制还原液；向精制还原液中加入氧化剂，搅拌得氧化料浆；向氧化料浆中加入碱液调节pH，过滤收集滤饼，用水洗涤，得到氢氧化铁含量不低于97%的高纯氢氧化铁；向高纯氢氧化铁中加入氢氧化锂、磷酸和有机碳源研磨得到料浆，将料浆喷雾干燥得到含有锂铁磷碳的纳米级前驱体；将前驱体在氮气保护条件下高温烧结形成碳包覆的磷酸铁锂，冷却后粉碎，制得纳米级磷酸铁锂粉体。本发明可用硫铁矿烧渣生产得到高纯度的电池级磷酸铁锂。
Description
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法。
背景技术
磷酸铁锂具有安全、无污染、原料来源广泛、循环稳定性好等优点。磷酸铁锂作为磷酸铁锂电池的正极材料，随着磷酸铁锂电池的广泛应用，磷酸铁锂的需求越来越大。
目前制备磷酸铁锂的主要方法有草酸亚铁法、铁红法、磷酸铁法。草酸亚铁法是以草酸亚铁为铁源，以碳酸锂、氢氧化锂为锂源，在还原气氛中高温烧结制得磷酸铁锂。铁红法是使用废铁用硫酸溶解加入氢氧化钠制得氢氧化亚铁，高温烧结分解为氧化铁，水洗钠杂质后干燥制得氧化铁，与磷酸二氢氨、碳酸锂分散研磨、干燥后高温烧结制得磷酸铁锂。磷酸铁法是用废铁加入硫酸，溶解得到硫酸亚铁加入磷酸氨反应得到沉淀磷酸铁，磷酸铁与碳酸锂分散、研磨、干燥、高温烧结进行反应后粉碎得到磷酸铁锂。有氨气的产生，需要处理空气污染问题。三种方法都间接或直接使用硫酸生成硫酸亚铁，同时产生大量的废水废气。
目前制备磷酸铁锂的铁源主要是硫酸亚铁，硫酸亚铁主要来源于钛白副产物和钢铁酸洗产物制备的硫酸亚铁。但随着新能源的迅猛发展，铁源的供需关系也变得紧张。硫铁矿烧渣是利用硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣，含铁量可到60%以上，主要以Fe2O3的形式存在。我国硫铁矿制酸产生的大量烧渣不仅侵占土地，而且会对空气、水、土壤造成污染。目前硫铁矿烧渣用作建筑材料添加剂、钢铁冶炼等，但利用率低。
公开号CN103746115A的中国专利提供了一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，硫铁矿烧渣依次进行还原焙烧、硫酸酸浸、除杂、水热合成得到磷酸铁锂，但硫铁矿烧渣需要进行还原焙烧，焙烧能耗增加，且需添加还原剂，增大成本。公开号CN114014294A的中国专利提供了一种利用硫铁矿制备磷酸铁锂的方法及磷酸铁锂材料，使用硫铁矿制备硫酸铁在加入磷酸先制备成磷酸铁，在加入锂源和碳源合成磷酸铁锂，未直接合成磷酸铁锂，流程繁杂，增加工艺步骤。公开号CN114538404的中国专利提供了一种钛白副产物硫酸亚铁制备磷酸铁锂的方法，向水中加硫酸将钛白副产物溶解，加入铁粉搅拌，加入磷酸铁或磷酸铁锂废料加热反应，冷却过滤得到硫酸亚铁后加入磷酸和氢氧化锂加热反应，再加入碳源制备磷酸铁锂。未使用硫铁矿烧渣，且硫酸亚铁和磷酸、氢氧化锂反应需要在高压釜中加热反应，增加能耗。现有制备磷酸铁锂的原料基本来源于钛白副产物硫酸亚铁，且硫铁矿烧渣制备磷酸铁锂的专利主要是利用硫铁矿烧渣制备成硫酸亚铁或磷酸铁再制备磷酸铁锂，未直接使用硫铁矿烧渣制备氢氧化铁与磷源、锂源直接合成磷酸铁锂的方法。
发明内容
本发明的目的是弥补现在技术的不足，提供一种由硫铁矿烧渣生产高纯度的电池级磷酸铁锂的方法。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：
（1）将硫铁矿烧渣进行粉碎，得到粒径均匀的硫铁矿烧渣粉末，然后加入到酸溶液中搅拌反应，再加水保温，过滤收集得到反应液；
（2）向反应液中加入铁粉，搅拌反应得到还原浆料；加入碱液，调节pH到5.5~6.8，过滤收集滤液得到精制还原液；
（3）向精制还原液中加入氧化剂，搅拌反应得到氧化料浆；向氧化料浆中加入碱液，调节pH到3~4，过滤收集滤饼，用水洗涤，得到氢氧化铁含量不低于97%的高纯氢氧化铁；
（4）锂矿加酸处理提取锂，精制除杂制备成氢氧化锂；主要反应如下：锂矿+H2SO4→Li2SO4;Li2SO4+2NaOH→2LiOH+Na2SO4；
（5）向高纯氢氧化铁中加入氢氧化锂、磷酸和有机碳源研磨得到料浆；
（6）将步骤（5）所得料浆进行喷雾干燥得到含有锂铁磷碳的纳米级前驱体；
（7）将纳米级前驱体在氮气保护条件下高温烧结形成碳包覆的磷酸铁锂，冷却后粉碎，制得纳米级磷酸铁锂粉体。该纳米级磷酸铁锂粉体产品符合GB/T33822-2017纳米磷酸铁锂标准。
进一步地，上述步骤（1）中，所述酸溶液为质量浓度40%~60%的硫酸，酸溶液用量为硫铁矿烧渣质量的3~8倍；在常压 、95~115℃条件下反应3~5h，加水保温时间为0.5~1h。
进一步地，上述步骤（2）中，所述铁粉为还原铁粉，铁粉用量为步骤（1）所得反应液中测得的三价铁的0.5~0.8倍；反应温度为65~85℃，搅拌反应时间为0.5~2h；还原浆料中加入碱液为质量浓度10%~30%的氢氧化钠。
进一步地，上述步骤（3）中，所述氧化剂为双氧水，双氧水与铁的摩尔比为0.5~0.7：1；反应温度为20~50℃，搅拌反应时间为0.5~1h；所述碱液为质量浓度10%~30%的氢氧化钠。
进一步地，上述步骤（4）中，所加的酸为质量浓度50~90%的硫酸或者磷酸。
进一步地，步骤（5）中，根据高纯氢氧化铁的量按铁磷比0.98~1.05倍加入磷酸、按铁锂比0.85~1.15倍加入氢氧化锂、按铁碳比1~1.2加入有机碳源研磨1~4h，至氢氧化铁和氢氧化锂粒度为0.6~0.8微米，得到料浆；所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、褐煤中的一种。
进一步地，上述步骤（7）中，所述高温烧结在管式炉中进行，烧结温度为700~800℃，烧结时间为20~24h。
与现有技术相比，本发明的优点表现在以下几个方面：
1、本发明原料采用硫铁矿烧渣，价格低廉易得，生产成本低，且实现了工业固体废弃物资源化利用，降低了硫铁矿烧渣对环境的污染。
2、硫铁矿烧渣预处理只需粉碎，不投入其余原料进行预处理，简单易行，不产生三废。
3、本发明采用硫铁矿烧渣制备成高纯氢氧化铁后直接加氢氧化锂、磷酸、碳源形成碳包覆的电池级磷酸铁锂，工艺流程简单，产品性能的比容量、库伦效率优异。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图进一步阐述本发明的内容。
实施例1
一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）将硫铁矿烧渣粉碎至400目，加入质量浓度为40%的硫酸溶液酸浸，在常压、110~115℃条件下搅拌反应3小时，然后再加水浸取，保温0.5小时，过滤收集得到反应液。硫酸加入量为硫铁矿烧渣质量的8倍；
（2）向反应液中加入加入还原铁粉，在65~70℃条件下搅拌反应2h，得到还原浆料。还原铁粉加入量为步骤（1）得到的反应液中三价铁质量的0.8倍。然后向还原浆料中加入加入质量浓度10%的氢氧化钠溶液，调节pH到5.5，过滤，收集滤液，得到精制还原液；
（3）向精制还原液中加入双氧水进行氧化，约50℃条件下搅拌反应0.5h，得到氧化料浆。双氧水与铁的摩尔比为0.5：1。然后向氧化料浆中加入质量浓度10%的氢氧化钠，调节pH到3，过滤，收集滤饼，用水洗涤，得到氢氧化铁含量为97%的高纯氢氧化铁；
（4）取锂矿，加质量浓度50%的硫酸处理提取锂，精制除杂制备成氢氧化锂。主要反应：锂矿+H2SO4→Li2SO4;Li2SO4+2NaOH→2LiOH+Na2SO4；
（5）向步骤（3）制备的高纯氢氧化铁中按铁磷比0.98加入磷酸、按铁锂比0.85加入氢氧化锂、按铁碳比1加入有机碳源葡萄糖研磨4h，至氢氧化铁和氢氧化锂粒度为0.6微米，得到料浆；
（6）将所得料浆进行喷雾干燥，得到含有锂铁磷碳的纳米级前驱体；
（7）将含有锂铁磷碳的纳米级前驱体置于管式炉中，在氮气保护条件下于在700℃高温烧结24h，形成碳包覆的磷酸铁锂，冷却后粉碎，制得纳米级磷酸铁锂粉体材料，磷酸铁锂的产品符合GB/T33822-2017纳米磷酸铁锂标准。
实施例2
一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：
（1）将硫铁矿烧渣粉碎至400目，加入质量浓度为60%的硫酸溶液，在常压、95℃条件下搅拌反应5小时，然后再加水保温1小时，过滤收集得到反应液。硫酸加入量为硫铁矿烧渣质量的3倍；
（2）向反应液中加入加入还原铁粉，在85℃条件下搅拌反应0.5h，得到还原浆料。还原铁粉加入量为步骤（1）得到的反应液中三价铁质量的0.5倍。然后向还原浆料中加入加入质量浓度30%的氢氧化钠溶液，调节pH到6.8，过滤，收集滤液，得到精制还原液；
（3）向精制还原液中加入双氧水，20℃条件下搅拌反应1h，得到氧化料浆。双氧水与铁的摩尔比为0.7：1。然后向氧化料浆中加入质量浓度30%的氢氧化钠，调节pH到4，过滤，收集滤饼，用水洗涤，得到氢氧化铁含量99%的高纯氢氧化铁；
（4）取锂矿，加质量浓度90%的硫酸处理提取锂，精制除杂制备成氢氧化锂；
（5）向步骤（3）制备的高纯氢氧化铁中按铁磷比1.05加入磷酸、按铁锂比1.15加入氢氧化锂、按铁碳比1.2加入有机碳源蔗糖研磨1h，至氢氧化铁和氢氧化锂粒度为0.8微米，得到料浆；
（6）将所得料浆进行喷雾干燥，得到含有锂铁磷碳的纳米级前驱体；
（7）将含有锂铁磷碳的纳米级前驱体置于管式炉中，在氮气保护条件下于在800℃高温烧结20h，形成碳包覆的磷酸铁锂，冷却后粉碎，制得纳米级磷酸铁锂粉体材料，磷酸铁锂的产品符合GB/T33822-2017纳米磷酸铁锂标准。
实施例3
一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，包括以下步骤：
（1）将硫铁矿烧渣粉碎至400目，加入质量浓度50%的硫酸溶液，在常压、100℃条件下搅拌反应4小时，然后再加水保温50分钟，过滤收集得到反应液。硫酸加入量为硫铁矿烧渣质量的5倍；
（2）向反应液中加入加入还原铁粉，在75℃条件下搅拌反应1h，得到还原浆料。还原铁粉加入量为步骤（1）得到的反应液中三价铁质量的0.7倍。然后向还原浆料中加入加入质量浓度20%的氢氧化钠溶液，调节pH到6.0，过滤，收集滤液，得到精制还原液；
（3）向精制还原液中加入双氧水，35℃条件下搅拌反应40分钟，得到氧化料浆。双氧水与铁的摩尔比为0.6：1。然后向氧化料浆中加入质量浓度20%的氢氧化钠，调节pH到3.5，过滤，收集滤饼，用水洗涤，得到氢氧化铁含量为98%的高纯氢氧化铁；
（4）取锂矿，加质量浓度80%的硫酸处理提取锂，精制除杂制备成氢氧化锂；
（5）向步骤（3）制备的高纯氢氧化铁中按铁磷比1.0加入磷酸、按铁锂比1.0加入氢氧化锂、按铁碳比1.1加入有机碳源葡萄糖研磨3h，至氢氧化铁和氢氧化锂粒度为0.7微米，得到料浆；所述有机碳源为葡萄糖；
（6）将所得料浆进行喷雾干燥，得到含有锂铁磷碳的纳米级前驱体；
（7）将含有锂铁磷碳的纳米级前驱体置于管式炉中，在氮气保护条件下于在750℃高温烧结22h，形成碳包覆的磷酸铁锂，冷却后粉碎，制得纳米级磷酸铁锂粉体材料，磷酸铁锂的产品符合GB/T33822-2017纳米磷酸铁锂标准。
Claims (7)
1.一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硫铁矿烧渣进行粉碎，得到粒径均匀的硫铁矿烧渣粉末，然后加入到酸溶液中搅拌反应，再加水保温，过滤收集得到反应液；
（2）向反应液中加入铁粉，搅拌反应得到还原浆料；加入碱液，调节pH到5.5~6.8，过滤收集滤液得到精制还原液；
（3）向精制还原液中加入氧化剂，搅拌反应得到氧化料浆；向氧化料浆中加入碱液，调节pH到3~4，过滤收集滤饼，用水洗涤，得到氢氧化铁含量不低于97%的高纯氢氧化铁；
（4）锂矿加酸处理提取锂，精制除杂制备成氢氧化锂；
（5）向高纯氢氧化铁中加入氢氧化锂、磷酸和有机碳源研磨得到料浆；
（6）将步骤（5）所得料浆进行喷雾干燥得到含有锂铁磷碳的纳米级前驱体；
（7）将纳米级前驱体在氮气保护条件下高温烧结形成碳包覆的磷酸铁锂，冷却后粉碎，制得纳米级磷酸铁锂粉体。
2.根据权利要求1所述的一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，上述步骤（1）中，所述酸溶液为质量浓度40%~60%的硫酸，酸溶液用量为硫铁矿烧渣质量的3~8倍；在常压、95~115℃条件下反应3~5h，加水保温时间为0.5~1h。
3.根据权利要求1所述的一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，上述步骤（2）中，所述铁粉为还原铁粉，铁粉用量为步骤（1）所得反应液中测得的三价铁的0.5~0.8倍；反应温度为65~85℃，搅拌反应时间为0.5~2h；还原浆料中加入碱液为质量浓度10%~30%的氢氧化钠。
4.根据权利要求1所述的一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，上述步骤（3）中，所述氧化剂为双氧水，双氧水与铁的摩尔比为0.5~0.7：1；反应温度为20~50℃，搅拌反应时间为0.5~1h；所述碱液为质量浓度10%~30%的氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，上述步骤（4）中，所加的酸为质量浓度50~90%的硫酸或者磷酸。
6.根据权利要求1所述的一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，步骤（5）中，根据高纯氢氧化铁的量按铁磷比0.98~1.05加入磷酸、按铁锂比0.85~1.15加入氢氧化锂、按铁碳比1~1.2加入有机碳源研磨1~4h，至氢氧化铁和氢氧化锂粒度为0.6~0.8微米，得到料浆；所述有机碳源为葡萄糖、蔗糖、褐煤中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法，其特征在于，上述步骤（7）中，所述高温烧结在管式炉中进行，烧结温度为700~800℃，烧结时间为20~24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211681890.8A CN116177515A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211681890.8A CN116177515A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116177515A true CN116177515A (zh) | 2023-05-30 |
Family
ID=86435572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211681890.8A Pending CN116177515A (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116177515A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102005564A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-04-06 | 烟台卓能电池材料有限公司 | 一种采用氢氧化铁胶体制备纳米晶磷酸铁锂粉体的方法 |
| CN102126716A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-07-20 | 长沙理工大学 | 磷酸铁锂锂电池正极材料及其制备方法 |
| WO2015086301A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Basf Se | Process for producing electrode materials |
| CN113998680A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-01 | 湖北云翔聚能新能源科技有限公司 | 一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备磷酸铁锂正极材料的方法 |
| CN114772572A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-07-22 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种纳米金属离子包覆磷酸铁锂正极材料及其制备方法 |
| CN114906830A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-08-16 | 昆明川金诺化工股份有限公司 | 一种由硫铁矿烧渣可控制备电池级磷酸铁的方法 |
-
2022
- 2022-12-27 CN CN202211681890.8A patent/CN116177515A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102005564A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-04-06 | 烟台卓能电池材料有限公司 | 一种采用氢氧化铁胶体制备纳米晶磷酸铁锂粉体的方法 |
| CN102126716A (zh) * | 2011-03-01 | 2011-07-20 | 长沙理工大学 | 磷酸铁锂锂电池正极材料及其制备方法 |
| WO2015086301A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Basf Se | Process for producing electrode materials |
| CN113998680A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-01 | 湖北云翔聚能新能源科技有限公司 | 一种以高铁拜耳法赤泥为铁源制备磷酸铁锂正极材料的方法 |
| CN114772572A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-07-22 | 山东精工电子科技有限公司 | 一种纳米金属离子包覆磷酸铁锂正极材料及其制备方法 |
| CN114906830A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-08-16 | 昆明川金诺化工股份有限公司 | 一种由硫铁矿烧渣可控制备电池级磷酸铁的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109809382B (zh) | 一种利用沉淀微量重金属产生的废磷酸盐合成磷酸铁的方法 | |
| CN113428882B (zh) | 一种锂辉石制备电池级碳酸锂的方法 | |
| 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 | |
| CN101508471B (zh) | 四氧化三钴生产工艺 | |
| CN101235440A (zh) | 一种综合利用蛇纹石的方法 | |
| CN101723410A (zh) | 从钢铁厂烧结灰中回收钾元素及制备硫酸钾的方法 | |
| CN102923764B (zh) | 一种二氧化锡钠盐还原焙烧制备锡酸钠的方法 | |
| CN101704687A (zh) | 低温分解钾长石生产硫酸钾的方法 | |
| CN111285341A (zh) | 一种从废弃磷酸铁锂电池中提取电池级磷酸铁的方法 | |
| CN101450814A (zh) | 一种新的从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法 | |
| CN106399724A (zh) | 一种氧化锰矿的微波还原焙烧与提取方法 | |
| CN100567167C (zh) | 一种由氧化锰矿制取硫酸锰的方法 | |
| CN113651342A (zh) | 一种采用硝酸常压法处理锂云母生产锂产品的方法 | |
| CN114906830B (zh) | 一种由硫铁矿烧渣可控制备电池级磷酸铁的方法 | |
| CN114684801B (zh) | 一种利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法 | |
| CN104261473B (zh) | 一种五氧化二钒的制备方法 | |
| CN110342483A (zh) | 一种利用磷酸锂废料制备电池级磷酸铁的方法 | |
| CN105274341A (zh) | 一种废scr脱硝催化剂中金属钒和钨浸出的方法 | |
| CN110526264A (zh) | 一种天然α锂辉石直接提锂副产沸石的方法 | |
| CN103074496B (zh) | 一种从阳极泥中分离提纯二氧化锰的方法 | |
| CN113582213A (zh) | 一种粉煤灰综合利用的方法 | |
| CN114014294B (zh) | 一种利用硫铁矿制备磷酸铁锂的方法及磷酸铁锂材料 | |
| CN112310499B (zh) | 一种废旧磷酸铁锂材料的回收方法、及得到的回收液 | |
| CN102766171B (zh) | 一种改性腐植酸及其在氧化锰矿火法还原焙烧中的应用 | |
| CN116177515A (zh) | 一种利用硫铁矿烧渣制备电池级磷酸铁锂的方法 |
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 |