[发明专利]一种利用钛白粉副产品硫酸亚铁合成高纯磷酸铁的方法

说明书

本发明公开了一种利用钛白粉副产品硫酸亚铁制备高纯磷酸铁的方法，该方法将钛白粉副产品硫酸亚铁溶于去离子水中成饱和溶液，先后加入除杂剂、絮凝剂，再经过过滤得到深度提纯的亚铁溶液，亚铁溶液中加入磷酸，再加入氧化剂把二价铁氧化成三价铁，然后加入pH调节剂析出磷酸铁沉淀形成磷酸铁料浆，料浆经过多次压干和再浆洗涤，然后再经过陈化、过滤、干燥、脱水和打散得到高纯度磷酸铁产品。本发明工艺简单、操作方便、产生污水量少、产品纯度高、批次性稳定，是磷酸铁锂电池最佳前驱体之一。

技术领域

本发明公开了一种锂离子电池前驱体磷酸铁的制备方法，属于无机化学领域。

技术背景

电池级无水磷酸铁是生产锂电池正极材料磷酸铁锂的核心前驱体，磷酸铁锂电池具有成本低、安全性能好、充放电次数多、环境友好、资源来源广泛、稳定性好和无毒等优势，具有良好的市场前景。目前以硫酸亚铁为铁原生产磷酸铁的多为普通的硫酸亚铁或是高纯硫酸亚铁，普通硫酸亚铁产出的磷酸铁缺点是杂质含量高、电池电化学性能差，高纯硫酸亚高铁生产的则是吨产品成本较高，对于产业发展均是不可取的。

我国生产钛白粉产生的副产物硫酸亚铁，回收利用率低，过剩量大，对环境造成了严重污染。由于其Ti、Mg、Mn等杂质含量较高，目前的回收途径主要是作为净水剂、涂料生产原料等，不能大量将其消耗，如果能将此硫酸亚铁通过技术攻关将其杂质去除变废为宝来作为电池级磷酸铁的生产原料，不但能有效减少资源的浪费，还解决了环境污染问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的技术缺陷，提供一种低成本的利用钛白粉副产品硫酸亚铁合成高纯磷酸铁的方法。

本发明的技术方案是：将钛白粉副产品硫酸亚铁溶于去离子水中成饱和溶液，先后加入除杂剂、加入絮凝剂，再经过过滤得到深度提纯的亚铁溶液，亚铁溶液中加入磷酸，再加入氧化剂把二价铁氧化成三价铁，然后加入pH调节剂析出磷酸铁沉淀形成磷酸铁料浆料浆在经过多次压干和再浆洗涤，然后陈化、再过滤、干燥、脱水和打散得到高纯度磷酸铁产品。

在上述技术方案的基础上，本发明还进一步采取了以下技术方案，包括下面几个步骤：

（1）在1-40℃下把钛白粉副产品与去离子水溶至饱和状态；

（2）加入除杂剂，包含工业级磷酸和氨水，加入顺序是先加入磷酸，调节溶液pH至0.80-1.70，后加入氨水调节溶液pH至1.85-3.00；

（3）加入亚铁溶液质量的2.0-2.7%的聚乙烯酰胺絮凝剂溶液，絮凝剂浓度为0.5-1.2/1000，团聚沉淀，过滤得到提纯亚铁溶液；

（4）在提纯溶液中加入磷酸控制溶液体系中铁磷摩尔比为0.900-0.995，再加入双氧水氧化，控制双氧水的摩尔数是亚铁溶液中铁摩尔数的0.5-0.7倍，得到氧化液，氧化率大于等于98%；

（5）氧化液中加入pH调节剂调节溶液pH至1.50-2.60，析出磷酸铁形成磷酸铁料浆，料浆经过压干，在用去离子水再浆洗涤，直至在浆滤液中硫酸根浓度在1%以下；

（6）把步骤（5）洗涤好的料浆控制温度在75-100℃陈化，陈化时间为1-5小时；

（7）步骤（6）中陈化好的料浆再经过压滤，压滤水分：≤40%；干燥，干燥温度：80-200℃，物料水分：≤15%；脱水，温度：550-700℃、脱水时间为2-7小时；打散，粒径：2-5μm，得到高纯度磷酸铁产品。

上述方法中，步骤（2）中先加入磷酸，调节溶液pH至1.45-1.55，后加入氨水调节溶液pH至1.95-2.05。

上述方法中，步骤（3）所述絮凝剂的配制是按絮凝剂：去离子水=0.8-1:1000配制的，絮凝剂溶液加入量为硫酸亚铁饱和溶液的2.4-2.6%。