[发明专利]一种磷酸铁的制备方法

说明书

本发明公开一种磷酸铁的制备方法。将钛白粉副产物平铺到地面上，在通风情况下放置3‑4天，然后收集后加水溶解，加入双氧水,同时维持过程的pH为0.5‑1，然后加入活性炭，搅拌均匀后过滤，得到澄清溶液；澄清溶液加入P204萃取剂，经过逆流萃取和逆流洗涤得到P204‑Fe有机相，配制磷酸溶液，然后将磷酸溶液在搅拌情况下加入到有机相内，加料完毕后，静置分层，将上层的有机相分离后，得到含磷酸铁的浆料；将浆料进行固液分离后洗涤，得到电池级磷酸铁。本发明的一种磷酸铁的制备方法，通过钛白粉副产物，可以制备高纯电池级磷酸铁，得到的磷酸铁一次粒径大，杂质含量低，成本低且流程短，且废水处理较容易。

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁的制备方法，属于新能源电池材料领域。

背景技术

磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为FePO4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末。是铁盐溶液和磷酸钠作用的盐，其中的铁为正三价。其主要用途在于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等。

高纯度的二水磷酸铁的颜色为近白色或浅(淡)黄白色粉末，随着结晶水的丢失，颜色逐渐变黄，纯无水物呈黄白色粉末。二水物磷酸铁中磷(P)超标时外观呈灰白色或暗灰白色；如铁超标时呈暗黄色。磷铁比是衡量磷酸铁品质最关键的指标，也是决定磷酸铁锂品质最关键的因素。磷酸铁中如存在大量的二价铁或钠、钾、硫酸根、铵根离子时，二水磷酸铁则呈暗黑色或灰白色。振实密度：1.13～1.59g/cm3，松装密度0.75～0.97g/cm3。加热时易溶于盐酸，但难溶于其它酸，几乎不溶于水、醋酸、醇。

随着磷酸铁锂电池的大规模使用，磷酸铁做为磷酸铁锂正极材料的主要原料，其需求量大大提高，预计每年的需求量大于5万吨。

同时针对钛白粉副产物硫酸亚铁，每年的产生量达到百万吨，其回收利用一般用作净水剂等低附加值，由于其中含有大量的镁、锰、锌等杂质离子，对于其高端循环利用有很大的障碍作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磷酸铁的制备方法，通过钛白粉副产物，可以制备高纯电池级磷酸铁，得到的磷酸铁一次粒径大，杂质含量低，成本低且流程短，且废水处理较容易。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：

(1)将钛白粉副产物平铺到地面上，厚度为0.5-2cm，喷淋水至钛白粉副产物的水分含量为15-20％，在通风情况下放置3-4天，然后收集后加水溶解，溶解至溶液中全铁含量为30-50g/L，加入双氧水,同时维持过程的pH为0.5-1，在温度为30-45℃反应至溶液的亚铁离子含量低于100mg/L，然后加入活性炭，搅拌均匀后过滤，得到澄清溶液；

(2)将步骤(1)得到的澄清溶液加入P204萃取剂，经过4-6级逆流萃取和3-5级逆流洗涤得到P204-Fe有机相，配制磷酸溶液，然后将磷酸溶液在搅拌情况下加入到P204-Fe有机相内，维持搅拌速度为300-350r/min,加料过程维持过程的pH为2-2.5,加料完毕后，静置分层，将上层的有机相分离后，得到含磷酸铁的浆料；

(3)将浆料进行固液分离后洗涤，得到电池级磷酸铁，将电池级磷酸铁烘干筛分和除铁后包装，将母液和洗涤水混合在一起后，在超声波油水分离器内进行油水分离，有机相返回步骤(2)使用。

所述步骤(1)中每升溶液加入的活性炭为5-10g,活性炭过200目筛，过滤采用600-800目滤布。

所述步骤(2)中P204萃取剂的组成为体积分数为70-80％的P204和体积分数为20-30％的磺化煤油，在萃取之前进行皂化，采用10mol/L的氢氧化钠溶液进行皂化，皂化率为75-80％。