回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法，通過吸鐵樹脂選擇性吸附，實現(xiàn)萃余液中鐵離子的高效分離濃縮與回收；利用吸酸樹脂的選擇性分離，回收利用含鐵解吸液中的酸，獲得滿足磷酸鐵制備要求的富鐵液；利用三價鐵液進行電池級磷酸鐵的合成。本發(fā)明專利技術(shù)從礦山濕法提銅的含鐵萃余液中回收得到的三價鐵鹽溶液作為鐵源制備電池級磷酸鐵，不僅實現(xiàn)了礦山萃余液的無害化和減量化處理，同時萃余液中的鐵離子得到了資源化、高值化再生利用，提高了經(jīng)濟效益并降低了環(huán)境污染。本發(fā)明專利技術(shù)簡化了電池級磷酸鐵的制備過程，降低了生產(chǎn)成本。低了生產(chǎn)成本。低了生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法


[0001]本專利技術(shù)涉及廢水資源化回收和綠色清潔生產(chǎn)
，具體涉及一種回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法。

技術(shù)介紹

[0002]隨著全球新能源車、大規(guī)模儲能、智能電網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，鋰電池產(chǎn)業(yè)的需求也快速攀升。磷酸鐵鋰因其成本低、環(huán)境友好、循環(huán)性能優(yōu)、熱穩(wěn)定性和安全性能好等特點，已成為動力電池、儲能電池領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)開發(fā)的鋰離子電池最受歡迎的正極材料。磷酸鐵是制備磷酸鐵鋰的重要原料之一。目前，電池級磷酸鐵生產(chǎn)普遍應(yīng)用的鐵源主要是鈦白粉生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品七水合硫酸亞鐵，其市場價格較為便宜。我國鈦白粉產(chǎn)能主要集中在華東沿海、華中和西南地區(qū)，行業(yè)內(nèi)市場集中度相對較低。隨著新能源車行業(yè)的飛速發(fā)展和磷酸鐵鋰電池需求量的劇增，七水合硫酸亞鐵的價格逐年攀升，且原料易受到產(chǎn)地的限制，造成供需不穩(wěn)定等問題。
[0003]礦山濕法提銅過程中通過萃取富集銅后往往產(chǎn)生含鐵萃余液，傳統(tǒng)采用石灰中和處理，廢水中的鐵未得到有效利用，中和渣堆存需占用礦山有效庫容，亟需開發(fā)相關(guān)工藝進行資源回收利用。
[0004]針對上述行業(yè)問題，研發(fā)一種低成本資源化回收萃余液中的鐵、可替代傳統(tǒng)鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵具有重要的意義，是磷酸鐵鋰正極材料行業(yè)的重大需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)旨在提供一種回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
[0007]回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法，包括如下步驟：
[0008]S1、氣浮法除油：
[0009]先在濕法提銅萃余液中添加破乳劑，曝氣反應(yīng)設(shè)定時間后抽入隔油池，利用刮板進行油水分離，去除油污后得到除油萃余液；
[0010]S2、鐵回收樹脂進行鐵分離濃縮：
[0011]將步驟S1所得的除油萃余液以下進上出的方式通入裝填好的樹脂柱中進行循環(huán)吸附，待樹脂柱吸附飽和，即樹脂柱顏色變?yōu)殍F紅色且顏色短時間內(nèi)不再加深時，停止吸附；利用硫酸溶液對樹脂柱進行解吸，獲得高酸鐵液；解吸完成后對樹脂柱采用純水進行動態(tài)沖洗，直到樹脂柱顏色變?yōu)槊装咨虬咨珵橹梗?br/>[0012]S3、酸回收樹脂進行酸鐵分離：
[0013]步驟S2所獲得的高酸鐵液采用矮床樹脂進行酸鐵分離，實現(xiàn)鐵回收，得到低酸富鐵液，進料的方式采用下進上出的形式；再以上進下出的方式進行解吸回收酸，回收的廢酸返回用于吸鐵樹脂柱的解吸；
[0014]S4、制備磷酸鐵：
[0015]對步驟S3所獲得的低酸富鐵液在常溫常壓下進行攪拌，按Fe:P摩爾比1:1.0
?
1:1.2加入磷酸二氫銨，加氨水調(diào)節(jié)溶液pH，在55
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70℃下反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵沉淀物；
[0016]步驟S5、洗滌磷酸鐵：
[0017]利用純水對步驟S4所得的磷酸鐵沉淀物進行水洗除雜，獲得洗滌后的磷酸鐵；
[0018]步驟S6、陳化合成二水磷酸鐵：
[0019]將步驟S5得到的洗滌后的磷酸鐵加入磷酸溶液進行攪拌陳化合成，沉淀變?yōu)榘咨笤贁嚢?，保證其充分反應(yīng)，獲得純白色沉淀FePO4·
2H2O，最后用純水對FePO4·
2H2O沉淀進行洗滌；
[0020]步驟S7、煅燒制備電池級磷酸鐵：
[0021]將步驟S6得到的洗滌后的FePO4·
2H2O沉淀放入105℃的烘箱烘干脫水，接著用高溫爐進行煅燒去除結(jié)晶水后，球磨至顆粒粒度<2μm，獲得電池級無水磷酸鐵。
[0022]進一步地，步驟S1中，每升濕法提銅萃余液添加10
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100mg破乳劑，所述曝氣反應(yīng)時間為5
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30min，曝氣量為20～80m3/L。
[0023]進一步地，步驟S2中，所述除油萃余液的流速為5BV/h
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15BV/h；樹脂柱采用陽離子交換樹脂，對鐵離子具有選擇性；樹脂柱的填充量與處理料液的體積比為1:10
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1:30；硫酸的濃度為100
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400g/L，體積為樹脂柱填充量的0.8
?
2倍，解吸速率為5BV/h
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15BV/h；純水的體積為樹脂柱填充量的2
?
10倍，水洗速率為3BV/h
?
8BV/h。
[0024]進一步地，步驟S3中，所述矮床樹脂為酸阻滯樹脂，其填充量與處理料液的體積比為1:5
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1:20，進料速率為3BV/h
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12BV/h，吸附過程速率為3BV/h
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8BV/h，吸附時間為5
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15min；解吸過程速率為3BV/h
?
6BV/h，解吸時間為5
?
10min。
[0025]進一步地，步驟S4中，加氨水調(diào)節(jié)溶液pH為1.5
?
2.0。
[0026]進一步地，純水的洗滌體積與磷酸鐵沉淀物的比例為1:1
?
1:2。
[0027]進一步地，步驟S6中，所述的磷酸鐵與磷酸溶液之間的質(zhì)量體積比為1:3
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1:7，磷酸溶液的濃度為0.01mol/L
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0.10mol/L；陳化溫度為75℃
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95℃，陳化時間為1
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5h；洗滌水量與FePO4·
2H2O沉淀的質(zhì)量比為1:2
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1:8，洗滌終點判斷為pH>3或者電導(dǎo)率＜300μs/cm。
[0028]進一步地，步驟S7中，煅燒溫度為550
?
750℃；煅燒時間為1.5
?
3.5h。
[0029]本專利技術(shù)的有益效果在于：
[0030](1)本專利技術(shù)通過吸鐵樹脂選擇性高效分離富集萃余液中的三價鐵離子，實現(xiàn)鐵資源回收的同時去除萃余液中的銅、鋅、鈣、鎂、鋁等雜質(zhì)，為磷酸鐵制備提供高純度硫酸鐵溶液。
[0031](2)本專利技術(shù)采用酸阻滯樹脂進行高酸富鐵液的酸鐵分離，降低富鐵液中酸濃度，同時實現(xiàn)酸循環(huán)回收利用，降低磷酸鐵制備的生產(chǎn)成本。
[0032](3)不同于傳統(tǒng)鈦白副產(chǎn)綠礬制備磷酸鐵工藝，本專利技術(shù)回收萃余液中的三價鐵作為來源，制備磷酸鐵時無需添加雙氧水氧化二價鐵，可簡化工藝流程降低試劑用量。
[0033](4)本專利技術(shù)以萃余液中鐵為鐵源，實現(xiàn)廢水無害化達(dá)標(biāo)處理的同時資源化回收鐵、銅和硫酸，為電池級磷酸鐵鋰正極材料所用前驅(qū)體制備提供可替代鐵源，具有來源廣、成本低等優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。
[0034]本專利技術(shù)從礦山濕法提銅的含鐵萃余液中回收得到的三價鐵鹽溶液作為鐵源制備
電池級磷酸鐵，不僅實現(xiàn)了礦山萃余液的無害化和減量化處理，同時萃余液中的鐵離子得到了資源化、高值化再生利用，提高了經(jīng)濟效益并降低了環(huán)境污染。本專利技術(shù)簡本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.回收濕法提銅萃余液中三價鐵制備電池級磷酸鐵的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、氣浮法除油：先在濕法提銅萃余液中添加破乳劑，曝氣反應(yīng)設(shè)定時間后抽入隔油池，利用刮板進行油水分離，去除油污后得到除油萃余液；S2、鐵回收樹脂進行鐵分離濃縮：將步驟S1所得的除油萃余液以下進上出的方式通入裝填好的樹脂柱中進行循環(huán)吸附，待樹脂柱吸附飽和，即樹脂柱顏色變?yōu)殍F紅色且顏色短時間內(nèi)不再加深時，停止吸附；利用硫酸溶液對樹脂柱進行解吸，獲得高酸鐵液；解吸完成后對樹脂柱采用純水進行動態(tài)沖洗，直到樹脂柱顏色變?yōu)槊装咨虬咨珵橹?；S3、酸回收樹脂進行酸鐵分離：步驟S2所獲得的高酸鐵液采用矮床樹脂進行酸鐵分離，實現(xiàn)鐵回收，得到低酸富鐵液，進料的方式采用下進上出的形式；再以上進下出的方式進行解吸回收酸，回收的廢酸返回用于吸鐵樹脂柱的解吸；S4、制備磷酸鐵：對步驟S3所獲得的低酸富鐵液在常溫常壓下進行攪拌，按Fe:P摩爾比1:1.0
?
1:1.2加入磷酸二氫銨，加氨水調(diào)節(jié)溶液pH，在55
?
70℃下反應(yīng)，過濾得到磷酸鐵沉淀物；步驟S5、洗滌磷酸鐵：利用純水對步驟S4所得的磷酸鐵沉淀物進行水洗除雜，獲得洗滌后的磷酸鐵；步驟S6、陳化合成二水磷酸鐵：將步驟S5得到的洗滌后的磷酸鐵加入磷酸溶液進行攪拌陳化合成，沉淀變?yōu)榘咨笤贁嚢?，保證其充分反應(yīng)，獲得純白色沉淀FePO4·
2H2O，最后用純水對FePO4·
2H2O沉淀進行洗滌；步驟S7、煅燒制備電池級磷酸鐵：將步驟S6得到的洗滌后的FePO4·
2H2O沉淀放入105℃的烘箱烘干脫水，接著用高溫爐進行煅燒去除結(jié)晶水后，球磨至顆粒粒度<2μm，獲得電池級無水磷酸鐵。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，每升濕法提銅萃余液添加10
?
100mg破乳劑，所述曝氣反應(yīng)時間為5
?
30min，曝氣量為20～80m3/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，所述除油萃余液的流速為5BV/h
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：伍贈玲，季常青，王炳煌，鄒來昌，王乾坤，孫忠梅，陳雨晴，鐘萍麗，
申請(專利權(quán))人：廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：