本發明專利技術公開一種循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，化工生產副產回收利用技術領域。以草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉和甘氨酸副產氯化銨為原料，加鹽酸反應；再經第一離心、結晶、第二離心、溶解和第三離心，制備磷酸二氫銨；然后，再同鈦白粉副產硫酸亞鐵和雙氧水，合成磷酸鐵。其中，以副產為原料，進行特定條件控制后，合成硫酸鐵，同時，將該合成工藝中形成的廢液/廢渣回收再利用，這不僅形成循環經濟，變廢為寶，節約成本；而且降低廢液廢渣的排放，友好環境。環境。環境。
【技術實現步驟摘要】
一種循環利用副產物制備磷酸鐵的方法
[0001]本專利技術涉及一種磷酸鐵的制備方法，具體涉及一種循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，化工生產副產回收利用
技術介紹
[0002]鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前，大多數鋰離子電池以鈷酸鋰為正極材料，而其它正極材料由于多種原因，在市場上還沒有大量生產。
[0003]磷酸鐵是鋰離子電池中的一種重要的電池材料，其中，磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，且可提供高能量密度和長壽命，因此被廣泛應用于移動設備、電動汽車等領域。主要優勢有：（1）壽命長，循環壽命在2000次以上。在同樣的條件下，磷酸鐵鋰離子電池可使用7到8年；（2）安全使用。即使在最嚴重的交通事故中也不會發生爆炸；（3）大電流2C快速充放電。采用專用充電器，1.5℃充電40分鐘，可使電池充滿啟動電流，最高可達2C；（4）耐高溫，磷酸鐵鋰的峰值發熱量可達350～500℃；（5）大容量，磷酸鐵鋰范圍是同等質量鉛酸電池的3～4倍；（6）沒有記憶效應；（7）綠色環保，無毒，無污染，原材料來源廣泛，價格便宜。
[0004]從材料的原理來說，磷酸鐵鋰是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰、錳酸鋰完全相同。目前，磷酸鐵鋰的合成需要以磷酸鐵為原料，而磷酸鐵的現有合成方法主要有：一、銨法，硫酸亞鐵溶液與磷酸二氫銨反應，經沉淀過濾后，再用氨水中和過量的酸得到磷酸鐵；二、鈉法，硫酸亞鐵用磷酸酸化后，與過氧化氫反應，生成磷酸二氫鐵，再用氫氧化鈉溶液調節 pH 值為2左右，生成磷酸鐵；三、鐵法，以磷酸和鐵粉（或鐵塊）反應得到亞鐵溶液，再用雙氧水氧化得到磷酸鐵。
技術實現思路
[0005]本專利技術旨在克服現有技術的不足，將草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉、甘氨酸副產氯化銨（氯化銨作為氮肥使用，會導致土壤板結，為此，氯化銨的銷售壓力也較大）和鈦白粉副產硫酸亞鐵為原料，用于合成磷酸鐵，不僅形成循環經濟，變廢為寶，節約成本；而且降低廢液廢渣的排放，友好環境，進而提出一種循環利用副產物制備磷酸鐵的方法。
[0006]為了實現上述技術目的，提出如下的技術方案：本技術方案提供：一種循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，包括如下步驟：1）熔融：將草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉在70～80℃條件下融化，得融化液；2）反應：將所得的融化液和甘氨酸副產氯化銨混合，以濃度為30%的鹽酸調pH為4.4～4.6，升溫至70～80℃，保溫，得含氯化鈉和磷酸二氫銨的漿料；草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉、甘氨酸副產氯化銨及鹽酸三者的摩爾比1:（0.9～1.1）: （0.9～1.1）；
其中，選用鹽酸進行pH調節，不會引入其他新的雜質；同時，在該pH值的限定下，可將十二水磷酸氫二鈉進行有效的轉化（使得磷酸氫根轉變為磷酸二氫根，以及，確保了磷酸二氫銨在較高溫度下不析出），即得到含量較高的磷酸二氫銨；3）第一離心：將所得的漿料進行離心，得到第一濾液和第一濾餅；4）結晶：將所得的第一濾液降溫至0～5℃，結晶，得結晶液；5）第二離心：將所得的結晶液進行離心，得第二濾液和第二濾餅；將第二濾液直接回用至步驟2）的反應工序中，或者，去草甘膦母液處理工藝；6）溶解：以每kg第二濾餅計，向所得的第二濾餅中加入去離子水2～3L，溶解，得漿料液；7）第三離心：將所得的漿料液在40～50℃條件下進行離心，得第三濾液和第三濾餅；將第三濾餅直接做固廢處理，第三濾液即磷酸二氫銨溶液（磷酸二氫銨具有低溫溶解度低的特點）；8）合成磷酸鐵：將雙氧水、鈦白粉副產硫酸亞鐵及所得的磷酸二氫銨溶液在50～70℃條件下混合，反應，得含無定形態磷酸鐵和硫酸銨的混合液；過濾洗滌，得含無定形態磷酸鐵的分散液；在80～100℃的條件下陳化，得到白色二水磷酸鐵；其中，磷酸二氫銨、鈦白粉副產硫酸亞鐵和雙氧水三者之間的摩爾比為1.05:1:0.65。
[0007]進一步的，第一濾餅的處理過程包括：以每kg第一濾餅計，向所得的第一濾餅中加入去離子水1～1.5L，打漿，離心，得第四濾液和第四濾餅，第四濾餅即為氯化鈉，去離子膜燒堿鹽水精制工藝（即采用離子膜燒堿裝置，精制）；第四濾液直接回用至步驟1）的熔融工序中。其中，第一濾餅（主要為氯化鈉）采用常規技術打漿提純，去除包夾的少量磷鹽后，用離子膜燒堿的淡鹽水溶解至飽和，再摻和在原料鹵水中按常規方法精制；第四濾液中含少量磷鹽，再回用至熔融工序。其中，去離子水的加入量保證氯化鈉的有效回收，如：加去離子水量較多，導致氯化鈉溶解過多；加去離子水較少，又無法實現打漿操作，使得氯化鈉中磷去除不干凈等。
[0008]進一步的，所述草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉為草甘膦母液高溫濕法氧化后，結晶所得。其中，草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉中含不高于1000ppm的氯化鈉，即雜質含量低，可直接利用。
[0009]進一步的，所述甘氨酸副產氯化銨為氯化銨系氯乙酸和液氨合成甘氨酸后，而形成。其中，甘氨酸副產氯化銨中含不高于100ppm的氨基乙酸，雜質含量低，可直接利用。
[0010]進一步的，所述鈦白粉副產硫酸亞鐵為硫酸亞鐵系鈦白礦內的鐵與硫酸反應后，產生副產，再經凈化分離所得。其中，凈化分離后副產： FeSO47H2O:89～92%，MgSO47H2O:2～5%，MnSO45H2O:0.1～1%，Al2(SO4)37H2O: 0.1～1%，CaSO42H2O: 0.1～1%，TiOSO4: 0.1～1%。
[0011]本技術方案提供：一種相適應的磷酸鐵制備系統，包括草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉儲罐、甘氨酸副產氯化銨儲罐、鹽酸儲罐、反應釜、離心裝置Ⅰ、結晶裝置、離心裝置Ⅱ、溶解裝置、離心裝置Ⅲ、雙氧水儲罐、鈦白粉副產硫酸亞鐵儲罐、磷酸鐵合成裝置、過濾裝置、洗滌裝置和陳化釜；草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉儲罐、甘氨酸副產氯化銨儲罐和鹽酸儲罐均通過進料管線與反應釜連接，對應進料管線上設置有計量泵；
反應釜上設置有pH檢測儀，反應釜外側套設有調溫夾套，反應釜內設置有攪拌機構；離心裝置Ⅰ設置在反應釜的工位后側，反應釜的出料口與離心裝置Ⅰ的進料口連接，離心裝置Ⅰ濾液出口與結晶裝置進料口連接；結晶裝置設置在離心裝置Ⅰ的工位后側，結晶裝置出料口與離心裝置Ⅱ進料口連接；離心裝置Ⅱ設置在結晶裝置的工位后側，離心裝置Ⅱ濾餅出口與溶解裝置進料口連接；溶解裝置外側套設有調溫夾套，溶解裝置內設置有攪拌機構，溶解裝置連接有去離子水儲罐，溶解裝置設置在離心裝置Ⅱ的工位后側，溶解裝置出料口與離心裝置Ⅲ進料口連接；離心裝置Ⅲ設置在溶解裝置的工位后側，離心裝置Ⅲ濾液出口與磷酸鐵合成裝置進料口連接；磷酸鐵合成裝置設置在離心裝置Ⅲ的工位后側，雙氧水儲罐和鈦白粉副產硫酸亞鐵儲罐均通過進料管線與磷酸鐵合成裝置連接，同樣的，該進料管線上設置有計量泵；磷酸鐵合成裝置出料口與過濾裝置進料口連接；過濾裝置設置在磷酸鐵合成裝置的工位后側，過濾裝置濾料出口與洗滌裝置進料口連接，洗滌裝置設置在過濾裝置的工位后側；洗滌裝置物料出口與陳化釜進料口連接，陳化釜設置在洗滌裝置的工位后側；反本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，包括如下步驟：1）熔融：將草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉在70～80℃條件下融化，得融化液；2）反應：將所得的融化液和甘氨酸副產氯化銨混合，以濃度為30%的鹽酸調pH為4.4～4.6，升溫至70～80℃，保溫，得含氯化鈉和磷酸二氫銨的漿料；其中，草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉、甘氨酸副產氯化銨及鹽酸三者的摩爾比1: 0.9～1.1: 0.9～1.1；3）第一離心：將所得的漿料進行離心，得到第一濾液和第一濾餅；4）結晶：將所得的第一濾液降溫至0～5℃，結晶，得結晶液；5）第二離心：將所得的結晶液進行離心，得第二濾液和第二濾餅；6）溶解：以每kg第二濾餅計，向所得的第二濾餅中加入去離子水2～3L，溶解，得漿料液；7）第三離心：將所得的漿料液在40～50℃條件下進行離心，得第三濾液和第三濾餅；第三濾液即磷酸二氫銨溶液；8）合成磷酸鐵：將雙氧水、鈦白粉副產硫酸亞鐵及所得的磷酸二氫銨溶液在50～70℃條件下混合，反應，得含無定形態磷酸鐵和硫酸銨的混合液；過濾洗滌，得含無定形態磷酸鐵的分散液；在80～100℃的條件下陳化，得到白色二水磷酸鐵；其中，磷酸二氫銨、鈦白粉副產硫酸亞鐵和雙氧水三者之間的摩爾比為1.05:1:0.65。2.根據權利要求1所述的循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，所述第一濾餅的處理過程包括：以每kg第一濾餅計，向所得的第一濾餅中加入去離子水1～1.5L，打漿，離心，得第四濾液和第四濾餅，第四濾餅即為氯化鈉，采用離子膜燒堿裝置，精制；第四濾液直接回用至步驟1）的熔融工序中。3.根據權利要求1或2所述的循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，將所述第二濾液直接回到草甘膦母液處理工藝。4.根據權利要求1所述的循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，在步驟8）中，將經過濾洗滌形成的廢液，進行濃縮結晶，得到硫酸銨。5.根據權利要求1所述的循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，所述草甘膦副產十二水磷酸氫二鈉為草甘膦母液高溫濕法氧化后，結晶所得。6.根據權利要求1所述的循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，所述甘氨酸副產氯化銨為氯化銨系氯乙酸與液氨合成甘氨酸后，而形成。7.根據權利要求6所述的循環利用副產物制備磷酸鐵的方法，其特征在于，所述鈦白粉副產硫酸亞鐵為硫酸亞鐵系鈦白礦內的鐵與硫酸反應后，產生副產，將副產凈化、分離所得。8.一種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：董亞文，李舟，朱槽，高杉，侯凱岳，張弦，王良斌，
申請(專利權)人：四川福思達生物技術開發有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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