[发明专利]含铁矿物综合利用的方法

说明书

本发明公开了一种含铁矿物综合利用的方法，包括将含铁矿物与硫酸、氧化剂混合进行酸浸，得到浸出液，将浸出液、磷源、发泡剂混合均匀后得到混合液，将混合液进行微波处理，冷却后固液分离得到二水磷酸铁滤饼和第一滤液，二水磷酸铁滤饼经干燥和焙烧制得无水磷酸铁，向第一滤液中加入pH调节剂，调节pH除杂，升温反应，过滤得第二滤液，第二滤液经蒸发浓缩，冷却结晶，离心干燥，得到硫酸盐晶体。本发明用含铁矿物作原料，浸出后通过微波处理制备杂质含量合格的磷酸铁，滤液初步除杂后通过高温浓缩、冷却结晶得硫酸盐晶体。此工艺所需设备简单、容易操作、原料成本低廉，可以提高企业的经济效益。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种含铁矿物综合利用的方法。

背景技术

与三元材料相比，橄榄石结构的LiFePO₄具有极好的安全性和较低的成本，并且随着技术突破，系统能量密度不断提升，成本和安全性能更优的磷酸铁锂更受市场青睐。磷酸铁作为磷酸铁锂正极材料的前驱体，其品质和成本将对磷酸铁锂电池性能及成本产生直接的影响。目前的技术方法主要集中在水热法、沉淀法、溶胶凝胶法、模板法等方法制备，常规制备方法一般为反应和陈化两个阶段，制备所需时间较长，并且设备热利用率较低，能耗较高，产能有限。因而需要开发新工艺提高产能及热利用率，能够具有大批量制备的潜力，并且产品性能指标满足磷酸铁锂电池制备要求。

我国作为一个矿产资源丰富的国家，具有储量丰富的含铁矿石，例如锰铁矿、钴铁矿、镍铁矿和铝铁矿等。目前矿石中金属元素的有效分离和提取具有一定的难度，大部分矿石的处理流程为湿法氨浸和火法处理，火法要求较高，湿法氨浸的生产工艺复杂，氨气排放对环境影响较大。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含铁矿物综合利用的方法，能够实现含铁矿物的资源综合应用，该方法制得的无水磷酸铁杂质较少，颗粒细小、分布均匀、振实密度大，形成类球形多孔颗粒，能够作为磷酸铁锂的前驱体；磷酸铁沉淀后滤液通过pH调节除杂后，经冷却结晶得到杂质含量合格的MSO₄·nH₂O晶体，可以用于多元前驱体的制备或掺杂。

根据本发明的一个方面，提出了一种含铁矿物综合利用的方法，包括以下步骤：

S1：将含铁矿物与硫酸、氧化剂混合进行酸浸，得到浸出液；

S2：将所述浸出液、磷源、发泡剂混合均匀后得到混合液，将所述混合液进行微波处理，冷却后固液分离得到二水磷酸铁滤饼和第一滤液，所述二水磷酸铁滤饼经干燥和焙烧制得无水磷酸铁；

S3：向所述第一滤液中加入pH调节剂，调节pH除杂，升温反应，过滤得第二滤液，所述第二滤液经蒸发浓缩，冷却结晶，离心干燥，得到硫酸盐晶体。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述含铁矿物为钴铁矿、锰铁矿、铜铁矿或镍铁矿中的一种。进一步优选的，所述含铁矿物为钴铁矿、锰铁矿或镍铁矿中的一种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述含铁矿物中Fe、M的含量分别为25-50％和30-50％，M可以为Co、Mn、Ni或Cu中的一种。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述含铁矿物在酸浸前经过细磨，细磨后含铁矿物的粒径D50≤5um；进一步优选的，D50≤0.5um。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述硫酸的浓度为2-4mol/L，所述含铁矿物与酸液的固液比为100-200g/L。进一步优选的，所述酸液的浓度2.5-3.5mol/L，所述含铁矿物与酸液的固液比为130-180g/L。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述酸浸的温度为50-100℃，酸浸的时间为3-20h。进一步优选的，所述酸浸的温度为70-90℃，酸浸的时间为3-8h。