公布日：2023.09.05
申請日：2023.06.14
分類號：C01B25/37(2006.01)I
摘要
本發明提供一種利用硫酸亞鐵除雜污泥制備磷酸鐵的方法，包括以下步驟：將硫酸亞鐵除雜污泥進行酸浸反應，過濾，得濾液Ⅰ；向濾液Ⅰ中加入鐵粉，攪拌反應，過濾，得濾液Ⅱ；調節濾液Ⅱ的pH至4.0-5.0，過濾，得濾液Ⅲ；向濾液Ⅲ中加入除鈣劑，過濾，得濾液Ⅳ；向濾液Ⅳ中加入硫化鈉、絮凝劑，靜置、過濾，得硫酸亞鐵溶液；調節硫酸亞鐵溶液中鐵濃度，并加入含有氧化劑的磷鹽溶液攪拌反應，經老化、過濾、洗滌，得二水磷酸鐵濾餅，并將其烘干、煅燒、破碎、篩分、除鐵、即得磷酸鐵。本發明方案實現了硫酸亞鐵除雜污泥資源的回收利用，且制備的無水磷酸鐵可用于電池行業，解決了環境污染的同時，還產生了經濟效益，適合大力推廣。
權利要求書
1.一種利用硫酸亞鐵除雜污泥制備磷酸鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：向硫酸亞鐵除雜污泥加水、酸液，進行酸浸反應，過濾，得濾液Ⅰ；向濾液Ⅰ中加入鐵粉，攪拌反應，過濾，得濾液Ⅱ；調節濾液Ⅱ的pH至4.0～5.0，攪拌，過濾，得濾液Ⅲ；向濾液Ⅲ中加入除鈣劑，攪拌反應，過濾，得濾液Ⅳ；向濾液Ⅳ中加入硫化鈉反應，再加入絮凝劑，攪拌、靜置、過濾，得硫酸亞鐵溶液；調節上述硫酸亞鐵溶液中鐵濃度，并加入含有氧化劑的磷鹽溶液，攪拌反應，經老化、過濾、洗滌，得二水磷酸鐵濾餅；將上述二水磷酸鐵濾餅烘干、煅燒、破碎、篩分、除鐵、即得磷酸鐵。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸液為濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸中的任一種。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鐵粉加入量和濾液Ⅰ中Fe3+、Cu2+的物質的量比值滿足Fe：(0.5Fe3++Cu2+)＝1.1～1.5:1。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，調節濾液Ⅱ的pH值的物質為氨水、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨中的任一種。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述除鈣劑為氟化鈉、氟化亞鐵、氟化鉀中的任一種。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述絮凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，調節硫酸亞鐵溶液中鐵濃度的物質為水。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有氧化劑的磷鹽溶液制備方法如下：將磷源和水混合，控制P濃度為6.7～8.0wt％，調節pH至6.5～7.5，過濾，向濾液中加入氧化劑和水，混合均勻，控制P含量為3.5～5.5％，即得。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述氧化劑為雙氧水。
10.根據權利要求1～9任一項所述的方法，其特征在于，在得到濾液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ時還分別得到濾渣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，將濾渣Ⅰ、Ⅱ分別用水洗滌，并將洗滌后的水回用至下一次酸浸反應；將濾渣Ⅲ、Ⅳ混合，用水洗滌，洗滌水回用到下次酸浸反應。
發明內容
鑒于此，本發明提供一種利用硫酸亞鐵除雜污泥制備磷酸鐵的方法。
為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：
一種利用硫酸亞鐵除雜污泥制備磷酸鐵的方法，包括以下步驟：向硫酸亞鐵除雜污泥加水、酸液，進行酸浸反應，過濾，得濾液Ⅰ；向濾液Ⅰ中加入鐵粉，攪拌反應，過濾，得濾液Ⅱ；調節濾液Ⅱ的pH至4.0～5.0，攪拌，過濾，得濾液Ⅲ；向濾液Ⅲ中加入除鈣劑，攪拌反應，過濾，得濾液Ⅳ；向濾液Ⅳ中加入硫化鈉反應，再加入絮凝劑，攪拌、靜置、過濾，得硫酸亞鐵溶液；調節上述硫酸亞鐵溶液中鐵濃度，并加入含有氧化劑的磷鹽溶液，攪拌反應，經老化、過濾、洗滌，得二水磷酸鐵濾餅；將上述二水磷酸鐵濾餅烘干、煅燒、破碎、篩分、除鐵、即得磷酸鐵。
在其中一些實施例中，在酸浸反應中，進一步地，所述酸液為濃硫酸；硫酸亞鐵除雜污泥的質量與水、濃硫酸質量之和的比為1：(2～5)；濃硫酸加入量為污泥中Fe、Ti、Al摩爾量的1.05～1.5倍；酸浸反應溫度為60～120℃、攪拌速度300～400rpm、反應時間為30～240min。
進一步優選的，硫酸亞鐵除雜污泥的質量與水、濃硫酸質量之和的比為1：(2.5～3.5)；濃硫酸加入量為污泥中Fe、Ti、Al摩爾量的1.1～1.3倍；酸浸反應溫度為80～95℃、反應時間為60～120min。
進一步地，所述鐵粉加入量和濾液Ⅰ中Fe3+、Cu2+的物質的量的比值滿足Fe：(0.5Fe3++Cu2+)＝1.1～1.5:1，優選的，鐵粉目數為100-150目。
進一步地，調節濾液Ⅱ的pH值的物質為氨水、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨中的任一種。
在其中一些實施例中，進一步地，所述除鈣劑為氟化鈉、氟化亞鐵、氟化鉀中的一種或多種。
進一步優選的，所述除鈣劑的加入量滿足：除鈣劑中F與濾液Ⅲ中鈣的摩爾比符合1/2Ca2+：F-＝1：(1.1～1.3)。
在其中一些實施例中，進一步地，所述硫化鈉濃度為0.2mol/L,加入量為溶液質量的1～4％；所述絮凝劑為陰離子型聚丙烯酰胺；所述陰離子型聚丙烯酰胺濃度為0.1～1wt％，加入量為溶液質量的3％～8％，充分攪拌均勻后靜置，沉降20～48h.
進一步優選的，所述陰離子型聚丙烯酰胺濃度為0.2～0.5wt％，加入量為溶液質量的4.5％～6.5％，充分攪拌均勻后靜置，沉降24～28h；
在其中一些實施例中，進一步地，調節硫酸亞鐵溶液中鐵濃度的物質為水；調節鐵濃度之后，硫酸亞鐵溶液中硫酸亞鐵的濃度為10％～15％。
進一步地，所述含有氧化劑的磷鹽溶液制備方法如下：將磷源和水混合，控制P濃度為6.7～8.0wt％，調節pH至6.5～7.5，過濾，向濾液中加入氧化劑和水，混合均勻，控制P含量為3.5-5.5％，即得。
進一步地，所述氧化劑為雙氧水。
在其中一些實施例中，優選的，所述磷源包括磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨；所述雙氧水濃度為20～30wt％。
進一步地，在得到濾液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ時還分別得到濾渣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，將濾渣Ⅰ、Ⅱ分別用水洗滌，并將洗滌后的水回用至下一次酸浸反應；
將濾渣Ⅲ、Ⅳ混合，用水洗滌，洗滌水回用到下次酸浸反應。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
(1)本發明方案實現了硫酸亞鐵除雜污泥資源的回收利用，制備出的磷酸鐵可用于電池行業，解決了環境污染的同時，還產生了經濟效益，適合大力推廣；
(2)本發明方案中產生的洗滌水可實現循環利用，節約水資源的同時，還可以提高硫酸亞鐵除雜污泥的利用率；
(3)本發明方案中間體系中亞鐵含量較高，調節pH時采用氨水、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸銨、碳酸氫銨等的稀溶液，避免了用強堿(如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液)調節帶來的Fe的損失，同時也避免了利用鐵粉調節帶來的高成本和長的反應時間。
（發明人：朱海霞;胡珊珊;劉婷）
