一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法；包括以下步驟：將冷軋鋼材酸洗廢酸加熱至70～98℃，然后送入裝滿鐵屑的容器中，收集通過容器的反應(yīng)液；調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH至3.5～5.5，在70～98℃的溫度下向其中加入含硫化合物并保溫0.5～10min；將所得的反應(yīng)液冷卻后向其中加入絮凝劑，靜置沉淀后，過濾，所得上清液即為電池級氯化亞鐵，且上清液中的成分滿足Fe

A method for producing battery grade ferrous chloride from pickling waste acid of cold rolled steel

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法


[0001]本專利技術(shù)屬于鋼材酸洗廢酸處理
，具體涉及一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法。

技術(shù)介紹

[0002]冷軋鋼材連續(xù)酸洗生產(chǎn)線隨著大型機(jī)組的投產(chǎn)，產(chǎn)生的廢酸量非常大，每小時產(chǎn)生廢酸量能夠達(dá)到20立方米，每天產(chǎn)生的廢酸達(dá)到近500立方米。業(yè)內(nèi)通常采用燃燒的方法來處理上述廢酸以使其轉(zhuǎn)化為氧化鐵，但是此種方法的耗能高且C排放較高，不符合環(huán)保的要求。
[0003]隨著新能源汽車的市場份額越來越大，鋰離子電池的需求也越來越高，磷酸鐵鋰電池因不易燃、安全性能好等特點(diǎn)成為主流鋰電池。生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的一個重要原料是電池級磷酸鐵，其制備路徑之一是CN107285292A中公開的“多級反應(yīng)制備電池級磷酸鐵的方法”，即利用氯化鐵與磷鹽反應(yīng)生成電池級磷酸鐵。電池級磷酸鐵再與碳酸鋰反應(yīng)制備得到磷酸鐵鋰。制備磷酸鐵鋰電極材料需求較大的原料，而市售的氯化鐵成品的價格較高，純度較低，雜質(zhì)鉻和銅含量均大于20ppm，影響電池壽命。
[0004]而現(xiàn)有技術(shù)中還沒有公開過如何采用環(huán)保的方法由冷軋鋼材連續(xù)酸洗后產(chǎn)生的廢酸液生產(chǎn)得到符合磷酸鐵鋰電極材料所需原料要求的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法；采用環(huán)保的方法將冷軋鋼材連續(xù)酸洗后產(chǎn)生的廢酸液轉(zhuǎn)化為鉻和銅含量均小于10ppm的電池級的氯化亞鐵，進(jìn)一步其可氧化成電池級氯化鐵，作為生產(chǎn)磷酸鐵鋰電極原料，將大大提升廢酸的產(chǎn)業(yè)利用價值，并可顯著延長磷酸鐵鋰電池的使用壽命。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案如下：
[0007]一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法，包括以下步驟：
[0008](1)將冷軋鋼材酸洗廢酸加熱至70～98℃，然后送入裝滿鐵屑的容器中，收集通過容器的反應(yīng)液；
[0009](2)調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH至3.5～5.5，在70～98℃的溫度下向其中加入含硫化合物，并保溫0.5～10min；
[0010](3)將步驟(2)所得的反應(yīng)液冷卻，然后向其中加入絮凝劑，靜置沉淀后，過濾，所得上清液即為電池級氯化亞鐵。
[0011]所述冷軋鋼材的種類優(yōu)選為普碳鋼。
[0012]步驟(1)中，所述冷軋鋼材酸洗廢酸中的含鐵量為50～135g/L、含氯化氫量為10～60g/L。
[0013]步驟(1)中，加熱后的廢酸通過裝滿鐵屑的容器的時間為5～25h。
[0014]步驟(1)中，通過容器的反應(yīng)液中的游離HCl含量為0.03～5g/L，鐵含量為80～
190g/L。
[0015]步驟(2)中，使用堿性鹽調(diào)節(jié)通過容器的反應(yīng)液的pH至3.5～5.5。
[0016]所述堿性鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的任意一種或多種。
[0017]步驟(2)中，所述含硫化合物為硫代乙酸鉀、硫代乙酰胺、硫脲中的任意一種或多種；所述含硫化合物與反應(yīng)液的固液比為1g：500～15000mL。
[0018]步驟(3)中，加入絮凝劑時，反應(yīng)液的溫度控制在35～55℃。
[0019]步驟(3)中，所述絮凝劑為聚丙烯酰胺。
[0020]步驟(3)中，每升反應(yīng)液中加入的絮凝劑的量為0.1～0.2g。
[0021]步驟(3)中，如果上清液中的Fe
2+
﹤1.8mol/L，則在步驟(3)之后還包括對上清液進(jìn)行真空蒸發(fā)的步驟，真空蒸發(fā)至上清液中的Fe
2+
濃度為1.8～3.5mol/L。
[0022]本專利技術(shù)還提供了由本專利技術(shù)所述的方法生產(chǎn)得到電池級氯化亞鐵，所述電池級氯化亞鐵中的Fe
2+
濃度為1.8～3.5mol/L、Cu
2+
濃度﹤10ppm、Cr
2+
濃度﹤10ppm，該電池級氯化亞鐵可直接供貨給下游公司用來制備磷酸鐵，進(jìn)而制備為電池級磷酸鐵鋰電極材料。
[0023]本專利技術(shù)提供的由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法中，首先將含鐵量為50～135g/L、含氯化氫量為10～60g/L的冷軋鋼材酸洗廢酸加熱至70～98℃，然后送入裝滿鐵屑的容器中，在該容器中，廢酸與鐵屑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)之后的反應(yīng)液中游離HCl含量為0.03～5g/L，鐵含量為80～190g/L；然后調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH至3.5～5.5，在70～98℃的溫度下向其中加入含硫化合物并保溫0.5～10min，在這個過程中，如果使用的含硫化合物為硫代乙酸鉀、硫代乙酰胺或硫脲，在熱的氯化亞鐵溶液中，硫化物發(fā)生如下反應(yīng)：
[0024]C2H3KOS+H2O＝CH3COOK+H2S，反應(yīng)生成的硫化氫與銅離子、鉻離子、鉛離子等容易形成硫化物沉淀，凈化氯化亞鐵溶液；
[0025]CH3CSNH2+H2O＝CH3CONH2+H2S，反應(yīng)生成的硫化氫與銅離子、鉻離子、鉛離子等容易形成硫化物沉淀，凈化氯化亞鐵溶液；
[0026]CS(NH2)2+2H2O＝CO2+2NH3+H2S；反應(yīng)生成的氨可提高反應(yīng)液的pH值，硫化氫與銅離子、鉻離子、鉛離子等容易形成硫化物沉淀，凈化氯化亞鐵溶液，二氧化碳起到攪拌作用使溶液均勻，此過程中沒有引入其他元素而污染溶液。
[0027]然后在反應(yīng)液冷卻后向其中加入絮凝劑除去上述的銅、鉻等金屬硫化物沉淀，所得上清液即為電池級氯化亞鐵，該上清液中Fe
2+
濃度為1.8～3.5mol/L、Cu
2+
濃度﹤10ppm、Cr
2+
濃度﹤10ppm，該指標(biāo)可完全滿足下游企業(yè)的要求。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
[0029]1.本發(fā)提供的方法可由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)得到電池級氯化亞鐵，實現(xiàn)了資源的再利用；
[0030]2.本專利技術(shù)采用了不易揮發(fā)的固體含硫化合物完成與鐵屑反應(yīng)后的廢酸中的雜質(zhì)的沉淀和降低其他元素的帶入，添加的含硫化合物在溶液中形成硫化氫來凈化反應(yīng)液，添加方便、安全；
[0031]3.本專利技術(shù)在加入固體含硫化合物之前，優(yōu)選使用碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的任意一種或多種來調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH，它們在加入到反應(yīng)液中之后，受熱會產(chǎn)生CO2氣體，在其攪拌作用下可使溶液反應(yīng)更均勻；
[0032]4.在70～98℃的溫度下添加含硫化合物，添加后反應(yīng)迅速，均勻；
[0033]5.按照本專利技術(shù)方法生產(chǎn)得到的氯化亞鐵溶液中Fe
2+
濃度為1.8～3.5mol/L、Cu
2+
濃度﹤10ppm、Cr
2+
濃度﹤10ppm，該指標(biāo)可完全滿足下游企業(yè)的要求，下游企業(yè)要求控制Fe
2+
濃度在1.8mol/L以上、Cu
2+
濃度﹤10ppm、Cr
2+
濃度﹤10ppm。
具體實施方式
[0034]下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種由冷軋鋼材酸洗廢酸生產(chǎn)電池級氯化亞鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將冷軋鋼材酸洗廢酸加熱至70～98℃，然后送入裝滿鐵屑的容器中，收集通過容器的反應(yīng)液；(2)調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH至3.5～5.5，在70～98℃的溫度下向其中加入含硫化合物并保溫0.5～10min；(3)將步驟(2)所得的反應(yīng)液冷卻，然后向其中加入絮凝劑，靜置沉淀后，過濾，所得上清液即為電池級氯化亞鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述冷軋鋼材酸洗廢酸中的含鐵量為50～135g/L、含氯化氫量為10～60g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，加熱后的廢酸通過裝滿鐵屑的容器的時間為5～25h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，通過容器的反應(yīng)液中的游離HCl含量為0.03～5g/L，鐵含量為80～190g/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，使用堿性鹽調(diào)節(jié)通...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李用存，利小民，裴陳新，
申請(專利權(quán))人：馬鋼合肥鋼鐵有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：