CN113184821A - 一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法 - Google Patents

一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113184821A
CN113184821A CN202110513422.9A CN202110513422A CN113184821A CN 113184821 A CN113184821 A CN 113184821A CN 202110513422 A CN202110513422 A CN 202110513422A CN 113184821 A CN113184821 A CN 113184821A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
slag
phosphate
acid
slurry
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110513422.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113184821B (zh
Inventor
万江涛
张宁
张勇杰
刘满库
李子郯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Svolt Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Svolt Energy Technology Co Ltd filed Critical Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority to CN202110513422.9A priority Critical patent/CN113184821B/zh
Publication of CN113184821A publication Critical patent/CN113184821A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113184821B publication Critical patent/CN113184821B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/37—Phosphates of heavy metals
    • C01B25/375—Phosphates of heavy metals of iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02—Roasting processes
    • C22B1/06—Sulfating roasting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/006—Wet processes
    • C22B7/007—Wet processes by acid leaching
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)

Abstract

本发明提供了一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法。该方法包括：步骤S1，对含铁渣进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液；步骤S2，将酸洗后铁渣与酸和磷酸盐混合造粒，得到混合颗粒；步骤S3，将混合颗粒进行焙烧，得到焙烧物；步骤S4，在pH值为0.8～1.8的条件下，对焙烧物进行加热浆化，得到磷酸铁浆液；步骤S5，对磷酸铁浆液进行固液分离，得到磷酸铁粗品和有价金属溶液。本申请所得磷酸铁粗品可以作为磷酸铁电池的原料使用，有价金属溶液中的金属回收率可以高达98.5％以上，实现了铁渣废料的全部有效利用，且工艺简单易行，添加剂廉价，可优化降低磷酸铁合成的成本，实现了铁渣无渣化综合回收利用。

Description

一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法
技术领域
本发明涉及废渣处理技术领域，具体而言，涉及一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法。
背景技术
湿法冶炼行业目前存在一个普遍现象就是危废固体渣难以处理，其中比较常见铁渣包括黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁废渣、磷酸铁锂渣等。铁钒渣和铁矿渣一般采用作为建筑材料的原料制砖、有组织的专门填埋和焙烧电解等工艺回收，上述方法一定程度上处理了渣料，但有价金属回收率不够高，且未能实现所有渣料各种成分的有效利用。
虽然磷酸铁电导率低，也可以作为锂离子电池的嵌入电极。然而，随着材料工程师克服了电导率问题，近年来其作为电极材料使用越来越普遍。由于FePO4对热稳定，普遍较易循环利用，因此是电动汽车电池的理想电极材料。如果能将上述这些含铁物料废渣进行充分利用，制备成磷酸铁前驱体电池材料，不仅解决了环保问题，而且实现了各种物料的全闭路循环。
从当前已有技术的角度来看，现有铁渣处理回收工艺可以回收一部分的有价金属，但有价金属回收率不够高，且未能实现各种含铁渣料的各种成分的有效利用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法，以解决现有技术中含铁渣中铁和有价金属不能有效回收的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法，该方法包括：步骤S1，对含铁渣进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液；步骤S2，将酸洗后铁渣与酸和磷酸盐混合造粒，得到混合颗粒；步骤S3，将混合颗粒进行焙烧，得到焙烧物；步骤S4，在pH值为0.8～1.8的条件下，对焙烧物进行加热浆化，得到磷酸铁浆液；步骤S5，对磷酸铁浆液进行固液分离，得到磷酸铁粗品和有价金属溶液。
进一步地，上述步骤S1采用硫酸进行酸洗，优选硫酸中H2SO4的摩尔量为含铁渣中铁总摩尔量的0.5％～2％，优选为1.0～1.5％，优选硫酸的体积为含铁渣体积的1～5倍，优选为2～3倍，优选含铁渣选自黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁废渣和磷酸铁锂渣中的任意一种或多种的混合物，优选含铁渣的粒径小于50μm。
进一步地，上述步骤S2中，以H+计酸的摩尔量为酸洗后铁渣中铁的摩尔量的2.0～2.2倍，优选以磷元素计磷酸盐的摩尔量为理论磷酸盐的摩尔量的1.0～1.05倍，优选酸为硫酸，优选磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸钠和磷酸钾中的任意一种或多种。
进一步地，上述混合颗粒的粒径为0.5～8cm。
进一步地，上述步骤S3中焙烧的温度为120～300℃，焙烧的时间为1～10h，优选焙烧在空气中进行，空气的流量为1～20L/min，优选为10～15L/min。
进一步地，上述步骤S4中，加热浆化的温度为70～95℃、时间为10～30h，优选在加热浆化的过程中对焙烧物进行搅拌，搅拌的转速为1000～2000rpm。
进一步地，上述步骤S4包括：将焙烧物与水、表面活性剂混合得到混合浆液，优选表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠，优选表面活性剂与焙烧物的体积比为0.05～0.2:1，优选焙烧物与水的体积比为1:5～7；对混合浆液进行加热处理，且在加热处理的过程中维持混合浆液的pH值为0.8～1.8，得到磷酸铁浆液。
进一步地，在进行上述步骤S4之前，将焙烧物粉碎至粒径在0.1～50μm之间。
进一步地，上述步骤S5包括：对磷酸铁浆液进行过滤，得到滤饼和滤液；对滤饼进行酸淋洗，得到粗磷酸铁，优选采用质量浓度为0.5～2％的硫酸进行酸淋洗。
进一步地，上述方法还包括对步骤S5得到的滤液和步骤S1得到的酸洗液中的有价金属进行湿法回收。
应用本发明的技术方案，本申请首先利用酸洗将含铁渣中的大部分杂质金属离子比如镍、钴、铜、锂洗出，同时洗掉绝大部分的可溶性盐，而铁留存在酸洗后铁渣中；然后将酸洗后铁渣、酸和磷酸盐混合造粒后进行焙烧，焙烧条件下酸洗后铁渣中的氧化铁与酸反应形成铁盐；在焙烧完成后通过加热浆化获得磷酸铁浆液，后续进行固液分离即可得到磷酸铁粗品和有价金属溶液，所得磷酸铁粗品可以作为磷酸铁电池的原料使用，有价金属溶液中的金属回收率可以高达98.5％以上，实现了铁渣废料的全部有效利用，且工艺简单易行，添加剂廉价，可优化降低磷酸铁合成的成本，实现了铁渣无渣化综合回收利用。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术的铁渣中的有价金属的回收不够充分，造成有价金属损失较多。为了解决该问题，本申请提供了一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法，该方法包括：步骤S1，对含铁渣进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液；步骤S2，将酸洗后铁渣与酸和磷酸盐混合造粒，得到混合颗粒；步骤S3，将混合颗粒进行焙烧，得到焙烧物；步骤S4，在pH值为0.8～1.8的条件下，对焙烧物进行加热浆化，得到磷酸铁浆液；步骤S5，对磷酸铁浆液进行固液分离，得到磷酸铁粗品和有价金属溶液。
本申请首先利用酸洗将含铁渣中的大部分杂质金属离子比如镍、钴、铜、锂洗出，同时洗掉绝大部分的可溶性盐，而铁留存在酸洗后铁渣中；然后将酸洗后铁渣、酸和磷酸盐混合造粒后进行焙烧，焙烧条件下酸洗后铁渣中的氧化铁与酸反应形成铁盐；在焙烧完成后通过加热浆化获得磷酸铁浆液，后续进行固液分离即可得到磷酸铁粗品和有价金属溶液，所得磷酸铁粗品可以作为磷酸铁电池的原料使用，有价金属溶液中的金属回收率可以高达98.5％以上，实现了铁渣废料的全部有效利用，且工艺简单易行，添加剂廉价，可优化降低磷酸铁合成的成本，实现了铁渣无渣化综合回收利用。
上述步骤S1的酸洗过程可以参考现有技术中含铁渣的常规酸洗方法，为了避免酸洗过程中酸性物质的挥发，优选上述步骤S1采用硫酸进行酸洗。为了实现对含铁渣中有价金属的充分洗出，优选硫酸中H2SO4的摩尔量为含铁渣中铁总摩尔量的0.5％～2％，优选硫酸的体积为含铁渣体积的1～5倍。本申请的上述方法可以适用多种含铁渣，优选含铁渣选自黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁废渣和磷酸铁锂渣中的任意一种或多种的混合物，上述各含铁渣的成分不同、物理性能也有差异，但是在采用酸洗时具有共性，即其中的有价金属的溶出是相似的。优选含铁渣的粒径小于50μm。当采用多种渣的混合物来作为含铁渣时，利用球磨的工艺将含铁渣破碎至粒径小于50μm，且由于各种渣的硬度不同，因此在球磨时相互混合物料互相有球磨破碎增益效果。上述球磨工艺可以为干法球磨，可以为湿法球磨。
为了实现对酸洗后铁渣中氧化铁的充分转换，优选步骤S2中，以H+计酸的摩尔量为酸洗后铁渣中铁的摩尔量的2.0～2.2倍，优选以磷元素计磷酸盐的摩尔量为理论磷酸盐的摩尔量的1.0～1.05倍，优选酸为硫酸，优选磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸钠和磷酸钾中的任意一种或多种。
焙烧时，酸和酸洗后铁渣的反应为固相反应，为了提高混合颗粒中反应物扩散接触速度，进而提高反应效率，优选控制上述混合颗粒的粒径为0.5～8cm。
在一些实施例中，控制上述步骤S3中焙烧的温度为120～300℃，优选为150～250℃，焙烧的时间为1～10h，在该温度范围内，提高了反应物的反应活性。为了将酸洗后铁渣中的亚铁离子的转换，优选焙烧在空气中进行，空气的流量为1～20L/min，优选为10～15L/min。
本申请通过上述加热浆化可以实现焙烧物向磷酸铁的转化，为了提高磷酸铁的转化效果，优选上述步骤S4中，加热浆化的温度为70～95℃、时间为10～30h，优选为加热浆化的温度为80～90℃、时间为15～24h。在一些实施例中，在加热浆化的过程中对焙烧物进行搅拌，搅拌的转速为1000～2000rpm，从而进一步提高浆化反应的均匀性。
在一些实施例中，上述步骤S4包括：将焙烧物与水、表面活性剂混合得到混合浆液；对混合浆液进行加热处理，且在加热处理的过程中维持混合浆液的pH值为0.8～1.8，得到磷酸铁浆液。通过上述表面活性剂的加入，有效地控制所得到的磷酸铁粒度。且在浆化过程中通过控制pH在0.8～1.8之间，使铁盐和磷酸盐生成的碱式磷酸铁即使转换为磷酸铁，从而提高了磷酸铁的纯度，使其中的磷铁比更接近1:1。在一些实施例中，优选表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠，优选所述表面活性剂与所述焙烧物的体积比为0.05～0.2:1，优选焙烧物与水的体积比为1:5～7。
同样地，为了提高浆化效率，在进行步骤S4之前，将焙烧物粉碎至粒径在0.1～50μm之间。上述粉碎可以为球磨粉碎。
在本申请一些实施例中，上述步骤S5包括：对磷酸铁浆液进行过滤，得到滤饼和滤液；对滤饼进行酸淋洗，得到粗磷酸铁，优选采用质量浓度为0.5～2％的硫酸进行酸淋洗。通过过滤和酸淋洗的方式，对磷酸铁进行进一步提纯，并且对其上的有价金属杂质进行回收。
本申请的得到滤液和酸洗液中均含有有价金属，本领域技术人员可以通过常规的有价金属的方式对其进行回收，在一些实施例中，上述方法还包括对步骤S5得到的滤液和步骤S1得到的酸洗液中的有价金属进行湿法回收。比如萃取等，具体的操作可以参考现有技术，在此不再赘述。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
球磨破碎：取4种铁渣黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁废渣的随机混合物料加入水分散进行球磨30min，将体系的粒度降低到微纳米级，即低于50μm，作为酸洗对象含铁渣。
酸洗过滤：取样ICP配合铁离子滴定法分析球磨后样品中铁、磷、有价金属(镍、钴、锰、锂、铜)的重量含量，记录在表1中，然后采用两倍体积的硫酸溶液并按照铁总含量1％摩尔量加入H2SO4进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液，分析酸洗后铁渣中各元素的含量，也记录在表1中。
表1
Figure BDA0003061166050000041
加酸混料：向酸洗后铁渣中加入铁总摩尔量1.05倍的硫酸，然后称取磷酸二氢钠，磷酸二氢钠的用量为理论用量的1.01，混料30min得到混合物。
造粒：将混合物造成0.5～3cm颗粒，并风干0.5h，得到混合颗粒。
氧化焙烧：将混合颗粒放入50L箱式炉，通入10L/min的空气在200℃烘制2小时，得到焙烧物。
球磨破碎：将焙烧物降温后取出，放入球磨机进行球磨，时间30min，破碎后的粒径为0.1～50μm。
浆化合成：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至90℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.8左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应24h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤：将生成的磷酸铁浆液进行过滤脱水，并加入适量的2％的硫酸水溶液进行淋洗，收集所有过滤液和淋洗液，得到D50＝2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率96.5％，其中磷铁比1:0.995。
有价金属回收：有价金属总收率为98.5％，对上述酸洗液、过滤液和淋洗液中的有价金属进入湿法回收体系进行分离和回收。
实施例2
球磨破碎：取4种铁渣黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁锂废渣的随机混合物料加入水分散进行球磨45min，将体系的粒度降低到微纳米级，即低于50μm。
酸洗过滤：取样ICP配合铁离子滴定法分析球磨后样品中铁、磷、有价金属(镍、钴、锰、铜、锂)的重量含量，记录在表2中，然后采用三倍体积的硫酸溶液并按照铁总含量2％摩尔量加入H2SO4进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液。
表2
Figure BDA0003061166050000051
加酸混料：向酸洗滤渣中加入铁总摩尔量1.03倍的硫酸，然后称取磷酸二氢钠，磷酸二氢钠的用量为理论用量的1.00，混料60min得到混合物。
造粒：将上述步骤中的得到混合物造粒制成2cm～5cm小颗粒，并风干，得到混合颗粒。
氧化焙烧：将混合颗粒物放入50L箱式炉，通入15L/min的空气在250℃烘制1小时，得到焙烧物；
球磨破碎：将焙烧物降温后取出，放入球磨机进行球磨，时间15min，破碎后的粒径为0.1～50μm。
浆化合成：向球磨后焙烧物加入5倍体积的纯水，并加入0.08倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至80℃；并加入适量的氨水调节体系pH在1.0左右，并以2000rpm的转速持续高速搅拌反应15h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤：将生成的磷酸铁浆液进行过滤脱水，并加入适量的5％的硫酸水溶液进行淋洗。得到D50＝1.5μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率97.8％，磷铁比1:0.991。
有价金属回收：有价金属总收率为98.9％，对上述酸洗液、过滤液和淋洗液中的有价金属进入湿法回收体系进行分离和回收。
实施例3
球磨破碎：取4种铁渣黄钠铁矾渣、针铁矿渣、磷酸铁、磷酸铁锂废渣的随机混合物料加入水分散进行球磨60min，将体系的粒度降低到微纳米级，即低于50μm。
酸洗过滤：取样分析球磨后样品中铁、磷、有价金属(镍、钴、锰、锂、铜)的重量含量，记录在表3中，然后采用两倍体积的硫酸溶液并按照铁总含量1.5％摩尔量加入H2SO4进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液。
表3
Figure BDA0003061166050000061
加酸混料：向酸洗滤渣中加入铁总摩尔量1.08倍的硫酸，然后称取磷酸二氢钠，磷酸二氢钠的用量为理论用量的1.02，混料60min得到混合物。
造粒：将上述步骤中的混合物造粒制成4cm～7cm小颗粒，并风干，得到混合颗粒。
氧化焙烧：将颗粒物放入50L箱式炉，通入10L/min的空气在150℃烘制3小时。
球磨破碎：将烘制后的物料降温后取出，放入球磨机进行球磨，时间60min，破碎后的粒径为0.1～50μm。
浆化合成：向球磨后焙烧物加入7倍体积的纯水，并加入0.1倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至85℃；并加入适量的氨水调节体系pH在1.2左右，并以1000rpm的转速持续高速搅拌反应20h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤：将生成的磷酸铁浆液进行过滤脱水，并加入适量的2％的硫酸水溶液进行淋洗。得到D50＝2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率97.9％,其中磷铁比1:0.987。
有价金属回收：有价金属总收率为98.6％，对上述酸洗液、过滤液和淋洗液中的有价金属进入湿法回收体系进行分离和回收。
实施例4
球磨破碎：取4种铁渣黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁废渣的随机混合物料加入水分散进行球磨30min，将体系的粒度降低到微纳米级，即低于50μm，作为酸洗对象含铁渣。
酸洗过滤：取样ICP配合铁离子滴定法分析球磨后样品中铁、磷、有价金属(镍、钴、锰、铜、锂)的重量含量，记录在表4中，然后采用五倍体积的硫酸溶液并按照铁总含量0.5％摩尔量加入H2SO4进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液。
表4
Figure BDA0003061166050000071
实施例5
与实施例1的不同之处在于加酸混料过程，具体地：向酸洗后铁渣中加入铁总摩尔量1.1倍的硫酸，然后称取磷酸二氢钠，磷酸二氢钠的用量为理论用量的1.01，混料30min得到混合物。
过滤洗涤后得到D50＝2.1μm磷酸铁颗粒，其中磷铁比1:0.99，经计算磷酸铁的回收率为96.8％。
实施例6
与实施例1不同之处在于造粒的步骤，造粒后混合颗粒的粒径为9～12cm颗粒。
过滤洗涤后得到D50＝1.9μm磷酸铁颗粒，其中磷铁比1:0.995，经计算磷酸铁的回收率为97.2％。
实施例7
与实施例1不同之处在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入5倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至80℃；并加入适量的氨水调节体系pH在1.0左右，并以2000rpm的转速持续高速搅拌反应15h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后，得到D50＝2.2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率96.3％，其中磷铁比1:0.995。
实施例8
与实施例1不同之处在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入5倍体积的纯水，并加入0.1倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至80℃；并加入适量的氨水调节体系pH在1.0左右，并以2000rpm的转速持续高速搅拌反应15h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后，得到D50＝1.4μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率96.6％，其中磷铁比1:0.995。
实施例9
与实施例1不同之处在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入5倍体积的纯水，并加入0.2倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至80℃；并加入适量的氨水调节体系pH在1.0左右，并以2000rpm的转速持续高速搅拌反应15h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后，得到D50＝1.1μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率96.7％，其中磷铁比1:0.996。
实施例10
与实施例1的不同在于氧化焙烧的步骤，具体地：将混合颗粒放入50L箱式炉，通入10L/min的空气在120℃烘制10小时，得到焙烧物。
过滤洗涤后得到D50＝2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率96.2％，其中磷铁比1:0.994。
实施例11
与实施例1的不同在于氧化焙烧的步骤，具体地：将混合颗粒放入50L箱式炉，通入10L/min的空气在300℃烘制1小时，得到焙烧物。
过滤洗涤后得到D50＝2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率95.3％，其中磷铁比1:0.991。
实施例12
与实施例1的不同在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至70℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.8左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应24h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后得到D50＝2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率92.1％，其中磷铁比1:0.988。
实施例13
与实施例1的不同在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至95℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.8左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应24h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后得到D50＝2μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率98.5％，其中磷铁比1:0.990。
实施例14
与实施例1的不同在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至90℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.8左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应30h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后得到D50＝1.9μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率96.6％，其中磷铁比1:0.995。
实施例15
与实施例1的不同在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至90℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.8左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应10h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后得到D50＝2.3μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率94.7％，其中磷铁比1:0.984。
实施例16
与实施例1的不同在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至60℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.8左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应36h，得到磷酸铁浆液。
过滤洗涤后得到D50＝1.8μm磷酸铁颗粒，经计算磷酸铁的收率90.8％，其中磷铁比1:0.992。
对比例1
与实施例1的区别在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至90℃；并加入适量的氨水调节体系pH在2.2左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应24h，得到磷酸铁浆液。经过过滤洗涤处理，得到的磷酸铁的D50＝1.9μm，经计算磷酸铁的回收率为98.9％。但有价金属铜部分进入磷酸铁产物中影响产品品质
对比例2
与实施例1的区别在于浆化合成步骤，具体地：向球磨后焙烧物加入6倍体积的纯水，并加入0.05倍体积的十二烷基硫酸钠；搅拌升温至90℃；并加入适量的氨水调节体系pH在0.5左右，并以1500rpm的转速持续高速搅拌反应24h，得到磷酸铁浆液。经过过滤洗涤处理，得到的磷酸铁的D50＝2.5μm，铁的回收率为55％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请首先利用酸洗将含铁渣中的大部分杂质金属离子比如镍、钴、铜、锂洗出，同时洗掉绝大部分的可溶性盐，而铁留存在酸洗后铁渣中；然后将酸洗后铁渣、酸和磷酸盐混合造粒后进行焙烧，焙烧条件下酸洗后铁渣中的氧化铁与酸反应形成铁盐；在焙烧完成后通过加热浆化获得磷酸铁浆液，后续进行固液分离即可得到磷酸铁粗品和有价金属溶液，所得磷酸铁粗品可以作为磷酸铁电池的原料使用，有价金属溶液中的金属回收率可以高达98.5％以上，实现了铁渣废料的全部有效利用，且工艺简单易行，添加剂廉价，可优化降低磷酸铁合成的成本，实现了铁渣无渣化综合回收利用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，对含铁渣进行酸洗，得到酸洗后铁渣和酸洗液；
步骤S2，将所述酸洗后铁渣与酸和磷酸盐混合造粒，得到混合颗粒；
步骤S3，将所述混合颗粒进行焙烧，得到焙烧物；
步骤S4，在pH值为0.8～1.8的条件下，对所述焙烧物进行加热浆化，得到磷酸铁浆液；
步骤S5，对所述磷酸铁浆液进行固液分离，得到磷酸铁粗品和有价金属溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1采用硫酸进行所述酸洗，优选所述硫酸中H2SO4的摩尔量为所述含铁渣中铁总摩尔量的0.5％～2％，优选为1.0～1.5％，优选所述硫酸的体积为所述含铁渣体积的1～5倍，优选为2～3倍，优选所述含铁渣选自黄钠铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣、磷酸铁废渣和磷酸铁锂渣中的任意一种或多种的混合物，优选所述含铁渣的粒径小于50μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，以H+计所述酸的摩尔量为所述酸洗后铁渣中铁的摩尔量的2.0～2.2倍，优选以磷元素计所述磷酸盐的摩尔量为理论磷酸盐的摩尔量的1.0～1.05倍，优选所述酸为硫酸，优选所述磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸钠和磷酸钾中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合颗粒的粒径为0.5～8cm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中焙烧的温度为120～300℃，所述焙烧的时间为1～10h，优选所述焙烧在空气中进行，所述空气的流量为1～20L/min，优选为10～15L/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述加热浆化的温度为70～95℃、时间为10～30h，优选在所述加热浆化的过程中对所述焙烧物进行搅拌，所述搅拌的转速为1000～2000rpm。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
将所述焙烧物与水、表面活性剂混合得到混合浆液，优选所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠，优选所述表面活性剂与所述焙烧物的体积比为0.05～0.2:1，优选所述焙烧物与所述水的体积比为1:5～7；
对所述混合浆液进行加热处理，且在所述加热处理的过程中维持所述混合浆液的pH值为0.8～1.8，得到所述磷酸铁浆液。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述步骤S4之前，将所述焙烧物粉碎至粒径在0.1～50μm之间。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
对所述磷酸铁浆液进行过滤，得到滤饼和滤液；
对所述滤饼进行酸淋洗，得到粗磷酸铁，优选采用质量浓度为0.5～2％的硫酸进行所述酸淋洗。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述步骤S5得到的所述滤液和所述步骤S1得到的所述酸洗液中的有价金属进行湿法回收。
CN202110513422.9A 2021-05-11 2021-05-11 一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法 Active CN113184821B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110513422.9A CN113184821B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110513422.9A CN113184821B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113184821A true CN113184821A (zh) 2021-07-30
CN113184821B CN113184821B (zh) 2023-07-14

Family

ID=76981340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110513422.9A Active CN113184821B (zh) 2021-05-11 2021-05-11 一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113184821B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113851618A (zh) * 2021-08-10 2021-12-28 桂林理工大学 利用铁矾渣盐酸浸出液制备高性能磷酸铁/石墨烯复合负极材料的方法及应用
CN115385314A (zh) * 2022-09-29 2022-11-25 南昌航空大学 一种回收磷铁渣中铁和磷元素的方法
US12017927B2 (en) * 2021-08-03 2024-06-25 Guangdong Brunp Recycling Technology Co., Ltd. Method for preparing nickel sulfate using low-nickel ferronickel

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013159543A (ja) * 2012-02-08 2013-08-19 Iwate Industrial Research Center リン酸塩スラッジの処理方法
JP2016149201A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 三井造船株式会社 リン酸鉄リチウム正極活物質の製造方法
CN106684485A (zh) * 2016-12-19 2017-05-17 天齐锂业股份有限公司 酸浸法回收处理废旧磷酸铁锂正极材料的方法
CN108706562A (zh) * 2018-08-14 2018-10-26 武汉轻工大学 一种利用硫铁矿烧渣制备磷酸铁的方法
CN108899601A (zh) * 2018-06-11 2018-11-27 衢州华友钴新材料有限公司 一种从磷酸铁锂中回收锂的方法
CN109231181A (zh) * 2018-11-26 2019-01-18 广东佳纳能源科技有限公司 黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池
CN111847417A (zh) * 2020-07-24 2020-10-30 中南大学 一种电池级水合磷酸铁的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013159543A (ja) * 2012-02-08 2013-08-19 Iwate Industrial Research Center リン酸塩スラッジの処理方法
JP2016149201A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 三井造船株式会社 リン酸鉄リチウム正極活物質の製造方法
CN106684485A (zh) * 2016-12-19 2017-05-17 天齐锂业股份有限公司 酸浸法回收处理废旧磷酸铁锂正极材料的方法
CN108899601A (zh) * 2018-06-11 2018-11-27 衢州华友钴新材料有限公司 一种从磷酸铁锂中回收锂的方法
CN108706562A (zh) * 2018-08-14 2018-10-26 武汉轻工大学 一种利用硫铁矿烧渣制备磷酸铁的方法
CN109231181A (zh) * 2018-11-26 2019-01-18 广东佳纳能源科技有限公司 黄钠铁矾渣的处理方法、三元前驱体、电池级磷酸铁和锂离子电池
CN111847417A (zh) * 2020-07-24 2020-10-30 中南大学 一种电池级水合磷酸铁的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12017927B2 (en) * 2021-08-03 2024-06-25 Guangdong Brunp Recycling Technology Co., Ltd. Method for preparing nickel sulfate using low-nickel ferronickel
CN113851618A (zh) * 2021-08-10 2021-12-28 桂林理工大学 利用铁矾渣盐酸浸出液制备高性能磷酸铁/石墨烯复合负极材料的方法及应用
CN113851618B (zh) * 2021-08-10 2023-06-23 桂林理工大学 利用铁矾渣盐酸浸出液制备高性能磷酸铁/石墨烯复合负极材料的方法及应用
CN115385314A (zh) * 2022-09-29 2022-11-25 南昌航空大学 一种回收磷铁渣中铁和磷元素的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113184821B (zh) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101682217B1 (ko) 폐 리튬이온 2차전지의 양극재로부터 리튬을 회수하여 고순도 탄산리튬을 제조하는 방법
CN108110357B (zh) 一种从废旧磷酸铁锂电池正极材料中回收有价金属的方法
CN113184821B (zh) 一种利用含铁渣制备磷酸铁的方法
Nayl et al. Recovery of pure MnSO4∙ H2O by reductive leaching of manganese from pyrolusite ore by sulfuric acid and hydrogen peroxide
CN102828025B (zh) 从石煤钒矿中提取v2o5的方法
CN110885090A (zh) 以锂云母为原料一步法制备电池级碳酸锂的方法
CN101555551B (zh) 从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法
CN104342567A (zh) 高钙含钒物料提钒的方法
CN104178642A (zh) 一种分离锌浸出渣中锌和铁的方法
CN1978326A (zh) 含钒石煤生产五氧化二钒工艺
CN101450814A (zh) 一种新的从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法
CN113651342A (zh) 一种采用硝酸常压法处理锂云母生产锂产品的方法
CN114684801B (zh) 一种利用硫铁矿烧渣制备高纯磷酸铁的方法
CN102534209A (zh) 一种氧化锰矿的还原浸出方法
KR101186170B1 (ko) 제강분진으로부터 산화아연을 회수하는 방법
CN101712491A (zh) 含钒废水渣生产五氧化二钒的工艺方法
CN114132909A (zh) 一种从退役磷酸锰铁锂电池废料中回收纯金属盐的方法
CN104261473A (zh) 一种五氧化二钒的制备方法
CN108063295B (zh) 从火法回收锂电池产生的炉渣中提取锂的方法
CN101693554A (zh) 石煤矿提取五氧化二钒的方法
CN109055764A (zh) 一种高氯低锌物料的综合回收方法
CN108910956A (zh) 一种利用苯胺还原电解锰阳极泥生产软磁用四氧化三锰的方法
CN113976129B (zh) 一种利用锰尾矿和绿矾制备碳酸锰及铁基scr催化剂的方法
CN105399132A (zh) 一种用黄铜炉渣和含锌烟道灰制备碱式氯化铜及碱式氯化锌的工艺
CN115305355B (zh) 一种炼钢炉尘提锌沉铁的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant