[发明专利]一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁锂的方法

权利要求书

1.一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁锂的方法，包括以下步骤：

（1）将硫铁矿烧渣原料通过磁选机磁选，然后在N₂气氛下加入还原剂高温还原焙烧；

（2）还原焙烧得到的硫铁矿烧渣用强碱碱洗除去两性金属氧化物杂质，过滤洗涤，将滤饼用硫酸酸浸、过滤，再用双氧水充分氧化酸浸液中的亚铁离子、然后通过强碱调节pH、再经过滤洗涤得到高纯氢氧化铁；

（3）将得到的高纯氢氧化铁，磷源、锰源、锂源、葡萄糖、聚乙二醇、纯水按一定比例充分混合浆化，用砂磨机充分砂磨使料浆粒径小于300nm；

（4）将砂磨料浆喷雾干燥，干燥料在N₂气氛保护下高温还原焙烧、最后经粉碎、除磁得到电池级LiMn_x Fe_1-x PO₄/C正极材料，其中0.4≤x≤0.8。

2.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述硫铁矿烧渣原料中铁含量为45~50%，磁选后铁含量富集到60%以上，还原剂为固体还原剂或气体还原剂，固体还原剂为葡萄糖、蔗糖、石墨、焦炭中的一种或几种，用量为1~10wt%，气体还原剂为H₂、CO中的一种或两种，还原气体通入速率为10~30L/h，氮气通入速率5~30/h，还原温度为400~1000℃，还原时间为30~120min。

3.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述强碱溶液为NaOH，碱洗时NaOH溶液质量分数为5~15%，碱洗液固比为3:1，碱洗时间1~3h，碱洗后烧渣中Al、Zn小于100ppm，用作调节pH的NaOH溶液质量分数为20~40%，沉淀氢氧化铁的pH范围为2.5~4.5。

4.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述硫酸酸浸质量分数为10~40%，硫酸过量系数为1.1~1.5，酸浸温度为40~90℃，酸浸时间为30~120min，酸浸过程中持续搅拌；氧化反应双氧水质量分数为25~30%，双氧水用量为酸浸液质量的2~8%，氧化时间为20~60min。

5.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述磷源为85%净化磷酸、LiH₂PO₄、Li₃PO₄中的一种或几种；锰源为MnO、MnO₂、Mn(OH)₂、MnCO₃中的一种或几种；锂源为Li₂CO₃、LiOH、LiH₂PO₄、Li₃PO₄中的一种或几种，反应合成控制Li：Mn：Fe：P的摩尔比为1: x：1-x：1，其中0.4≤x≤0.8。

6.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述葡萄糖用量占总质量的5~10%，聚乙二醇用量占总质量的0.5~2%。

7.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述砂磨机为卧式砂磨机，转速2000r/min~3000r/min,砂磨时间1~3h，砂磨粒径300nm以下。

8.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述喷雾干燥料浆含固量为10~30%，高温还原焙烧在N₂气氛保护下，氮气纯度为99.99%，通入速率为3~10L/h，焙烧温度600~850℃，焙烧时间5~10h。

9.如权利要求1所述的一种以硫铁矿烧渣为铁源制备电池级磷酸锰铁的方法，其特征在于：步骤（4）中，所述粉碎粒径0.6μm≤d₅₀≤1.5μm，除磁使磷酸锰铁锂中磁性物质≤1ppm。