磷酸鐵制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備磷酸鐵的工藝方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的磷酸鐵制備方法之一是用二價(jià)鐵鹽(如硫酸亞鐵)和磷酸氫氨，磷酸，氨水， 雙氧水等反應(yīng)合成。該技術(shù)方法有不可避免的副產(chǎn)物銨鹽(硫酸銨），硫酸銨溶液總量較大 且含量低，環(huán)保處理起來(lái)成本高，且容易污染環(huán)境，并且副產(chǎn)物價(jià)值不高。此外，以硫酸根為 例，當(dāng)磷酸鐵產(chǎn)品作為原料用于制備磷酸鐵鋰時(shí)，其中的硫酸根經(jīng)燒結(jié)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，導(dǎo) 致環(huán)境污染。
[0003] 傳統(tǒng)的磷酸鐵制備方法之二是用純鐵與強(qiáng)酸反應(yīng)生成三價(jià)鐵，然后再與磷酸反應(yīng) 生成磷酸鐵。強(qiáng)酸引入的強(qiáng)酸根(例如硫酸根)容易附著在所制得的磷酸鐵產(chǎn)品表面使產(chǎn)品 呈現(xiàn)酸性，因此往往需要再使用銨來(lái)調(diào)節(jié)酸堿度，此外，以硫酸根為例，當(dāng)磷酸鐵產(chǎn)品作為 原料用于制備磷酸鐵鋰時(shí)，其中的硫酸根經(jīng)燒結(jié)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，導(dǎo)致環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)下的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種磷酸鐵制備方法， 該方法生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好，且所制得的磷酸鐵純度高。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種磷酸鐵制備方法，包括如下步驟： (1)化鐵:將鐵置于磷酸溶液中，加熱進(jìn)行化鐵反應(yīng)，得到含F(xiàn)e(H2P〇4)2的反應(yīng)液； (2 )氧化：向所述反應(yīng)液的濾液中加入過(guò)氧化氫，攪拌狀態(tài)下進(jìn)行氧化反應(yīng)，再加入聚 乙二醇繼續(xù)攪拌，使Fe(H2P04)2反應(yīng)生成磷酸鐵，得到氧化后液； (3 )水解:向所述氧化后液加入蒸餾水，進(jìn)行水解反應(yīng)； (4) 過(guò)濾洗滌:對(duì)水解后的料液進(jìn)行固液分離，對(duì)分離后的固相出料進(jìn)行水洗至洗滌液 的pH值達(dá)到近中性，甩干得到固體磷酸鐵； (5) 脫水:對(duì)甩干后的固體磷酸鐵依次進(jìn)行干燥、脫水，形成脫水磷酸鐵。
[0006] 所述化鐵步驟中，反應(yīng)溫度優(yōu)選范圍是70-95°C，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為3-8小時(shí)。
[0007]所述化鐵步驟中，所用的鐵為鐵棒，將所述鐵棒堆碼在反應(yīng)釜中，然后將所述磷酸 溶液加入到反應(yīng)爸中。
[0008] 配制所述磷酸溶液所用的磷酸優(yōu)選為食品級(jí)磷酸，所用的水為純水。
[0009] 對(duì)于前述任意一種所述的磷酸鐵制備方法，所述氧化步驟均可以按照以下內(nèi)容進(jìn) 行操作:在反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)液的攪拌，在攪拌的同時(shí)以細(xì)流緩慢加入過(guò)氧化氫，加入過(guò) 氧化氫后再加入聚乙二醇溶液，加入聚乙二醇溶液的起始時(shí)間為開(kāi)始加入過(guò)氧化氫后的 50-70分鐘，直至Fe (H2PO4) 2反應(yīng)達(dá)到工藝終點(diǎn)。
[0010] 所述聚乙二醇溶液的質(zhì)量濃度為30-55%。
[0011]所述氧化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為18-45°c。
[0012] 對(duì)于前述任意一種所述的磷酸鐵制備方法，所述水解步驟均可以為:加入水解所 需的蒸餾水，攪拌5-10分鐘后，加熱到70-90°C，保溫50-70分鐘。
[0013] 對(duì)于前述任意一種所述的磷酸鐵制備方法，所述過(guò)濾洗滌步驟均可以為:采用壓 濾機(jī)壓濾進(jìn)行固液分離，固相出料導(dǎo)入離心機(jī)進(jìn)行一次或多次離心水洗和甩干，當(dāng)離心機(jī) 排出的洗滌液的pH值為5.9-6.1時(shí)，停止水洗并繼續(xù)甩干獲得固體磷酸鐵。
[0014] 所述脫水步驟可以為:對(duì)過(guò)濾洗滌步驟獲得的固體磷酸鐵通過(guò)閃蒸去除表面水， 產(chǎn)出干燥的FeP〇4 · 2H20,再將FeP〇4 · 2H20導(dǎo)入爐具，在380-420°C下高溫脫水形成無(wú)水磷 酸鐵。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為： 用磷酸化鐵和用雙氧水氧化取代傳統(tǒng)工藝中的強(qiáng)酸化鐵，原料成本相比采用強(qiáng)酸要 低，因不會(huì)引入其他金屬陽(yáng)離子雜質(zhì)和其他酸根雜質(zhì)，一方面為獲得較高純度的磷酸鐵提 供了有力保證，不會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)酸根殘留，也不需要處理副產(chǎn)物，因此不需另行設(shè)置提純、調(diào)產(chǎn) 品酸堿度等工藝步驟，生產(chǎn)成本得以進(jìn)一步降低，另一方面也不會(huì)產(chǎn)生例如二氧化硫等化 學(xué)污染物，有利于減少或避免對(duì)環(huán)境的污染。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1所示為本發(fā)明的磷酸鐵制備方法的工藝流程，包括用鐵和磷酸反應(yīng)生成磷酸 二氫亞鐵Fe(H2P〇4)2(即化鐵），用磷酸二氫亞鐵和雙氧水反應(yīng)形成磷酸鐵懸浮液（即氧 化），加熱得到磷酸鐵固體（即水解、過(guò)濾、洗滌），通過(guò)烘干和脫水（即脫水)形成無(wú)水磷酸 鐵。
[0018] 具體的生產(chǎn)工藝過(guò)程可以為： (1)化鐵工序 配置16-25%磷酸溶液:將磷酸(優(yōu)選為食品級(jí)的）緩慢攪拌融入純水中，配制成標(biāo)準(zhǔn)磷 酸溶液。
[0019] 在反應(yīng)釜中堆碼制定規(guī)格的鐵棒，加入適量標(biāo)準(zhǔn)磷酸溶液，加熱至70_95°C進(jìn)行化 鐵反應(yīng)Fe+2H3P〇4= Fe(H2P〇4)2+H2,反應(yīng)3-8小時(shí)后，測(cè)定磷酸二氫亞鐵Fe(H2P〇4)2含量，當(dāng) 含量達(dá)到約18-20%時(shí)，將反應(yīng)液過(guò)濾至清潔透明，無(wú)懸浮沉淀物，所得到的濾液供氧化工序 用。
[0020] (2)氧化工序 將所述濾液打入反應(yīng)釜中，加熱至18_45°C，開(kāi)始攪拌，以細(xì)流緩慢加入過(guò)氧化氫(可以 是工業(yè)級(jí)的），反應(yīng)50-70分鐘后，繼續(xù)攪拌，加入分散劑30-55%聚乙二醇溶液，至反應(yīng)完全， 過(guò)氧化氫的加入量依據(jù)反應(yīng)需要設(shè)定，通?？陕源笥诠に囃瓿傻姆磻?yīng)量，分散劑的加入量 可以依據(jù)工藝條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)確定。
[0021] 反應(yīng)方程式是： 2Fe(H2P〇4)2+H2〇2=2FeP〇4+2H3P〇4+2H2〇。
[0022] (3)水解工序 向氧化后溶液中加入適量蒸餾水，攪拌約5-10分鐘后，加熱到70-90°C，保溫50-70分鐘 后，充分水解，充分析出磷酸鐵晶體。
[0023] (4)壓濾洗滌工序 將水解后的料液用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾分離，收集濾出液，將濾出的固相料體導(dǎo)入離心機(jī) 中，用水洗滌，然后甩干，收集洗滌后液并測(cè)定其pH值，以洗滌后液的pH值在5.9-6.1之間為 目標(biāo)，洗滌、甩干反復(fù)進(jìn)行，直至洗滌后液pH值至上述范圍。
[0024] (5)干燥和脫水工序 將離心機(jī)甩干后的固體磷酸鐵通過(guò)閃蒸方式去除表面水，產(chǎn)出干燥的二水磷酸鐵 FeP〇4 · 2H20。然后將二水磷酸鐵導(dǎo)入爐具，380-420°C高溫脫水形成磷酸鐵。
[0026]以下是采用本發(fā)明制備磷酸鐵的幾個(gè)具體實(shí)施例。
[0027] 實(shí)施例一： (1)化鐵工序 配置磷酸溶液:將食品級(jí)的磷酸緩慢攪拌融入純水中，配制成16%標(biāo)準(zhǔn)磷酸溶液。
[0028] 在反應(yīng)爸中堆碼鐵棒，加入適量標(biāo)準(zhǔn)磷酸溶液，加熱至95°C進(jìn)行化鐵反應(yīng)，反應(yīng)6 小時(shí)后，測(cè)定磷酸二氫亞鐵Fe(H2P0 4)2含量約為18%，將反應(yīng)液過(guò)濾至清潔透明，無(wú)懸浮沉淀 物，所得到的濾液供氧化工序用。
[0029] (2)氧化工序 將所述濾液打入反應(yīng)釜中，加熱至18°C，開(kāi)始攪拌，以細(xì)流緩慢加入過(guò)氧化氫(可以是 工業(yè)級(jí)的），反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)攪拌，加入30%聚乙二醇溶液，至反應(yīng)完全。
[0030] (3)水解工序 向氧化后溶液中加入適量蒸餾水，攪拌約5分鐘后，加熱到75°C，保溫50分鐘后，充分水 解。
[0031 ] (4)壓濾洗滌工序 將水解后的料液用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾分離，收集濾出液，將濾出的固相料體導(dǎo)入離心機(jī) 中，用水洗滌，然后甩干，收集洗滌后液并測(cè)定其pH值，用水洗滌然后甩干一次或多次反復(fù) 進(jìn)行，直至洗滌后液pH值達(dá)到6為止。
[0032] (5)干燥和脫水工序 將離心機(jī)甩干后的固體磷酸鐵通過(guò)閃蒸方式去除表面水，產(chǎn)出干燥的二水磷酸