專利名稱：一種電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用濕法磷酸生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵的方法。
背景技術(shù)：
電池級(jí)正磷酸鐵是一種新型電池的重要原料，對(duì)電池在高溫環(huán)境和過充放電過程中預(yù)防發(fā)生爆炸，阻燃等起著重要的保護(hù)作用，為電池的安全使用提供了可靠的保障。這種材料不僅能生產(chǎn)小功率電池并且還將廣泛地生產(chǎn)大功率電池用于電動(dòng)汽車等產(chǎn)業(yè)。目前生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵所需的磷大多來(lái)自于高純度的精細(xì)磷酸鹽或高純度的精制磷酸，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。目前大都僅限于生產(chǎn)小功率電池，對(duì)于生產(chǎn)大功率電池用于其它機(jī)械領(lǐng)域做驅(qū)動(dòng)動(dòng)力還難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。因此，大功率電池的生產(chǎn)一直受成本等因素的困擾，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵的成本過高，成為制約我國(guó)電動(dòng)汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展阻礙之一。因此，開發(fā)一種能夠利用廉價(jià)原料生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵的新工藝是非常必要的，而且應(yīng)用前景廣闊。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以成本低廉的濕法磷酸為原料，工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率高的電池級(jí)正磷酸鐵生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括混合反應(yīng)、濾洗陳化、陳化渣的洗滌，分離、干燥、粉碎工序，其特征是具體包括
A、混合反應(yīng)以濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制反應(yīng)溫度在8(T90°C，攪拌作用下再加入重量比3 4%的NaOH， 充分溶解，在反應(yīng)生成的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I :廣2加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比2 5%的催化劑H2O2，控制終點(diǎn)pH值^ I. 5，維持反應(yīng)f I. 5h，制得粗磷酸鐵；
B、濾洗陳化將混合反應(yīng)所得磷酸鐵料漿經(jīng)過濾、洗滌后分離所得的磷酸鐵濾餅，投入陳化槽內(nèi)，在攪拌作用下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1為 0. 7 0. 9g/L和P2O5為18 22g/L，在8(T90°C溫度下，陳化結(jié)晶I 5h ；
C、陳化渣的洗滌、分離將B工序得到的陳化渣經(jīng)過用水反復(fù)濾洗，直至濾餅中的游離磷酸彡0. 05%，硫酸彡0. 0015%，分離得到含水25 50%的濾餅；
D、干燥，粉碎濾餅經(jīng)C工序?yàn)V洗后的陳化渣在8(T90°C條件下烘干至游離水分 (I. 0% ;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在2飛ii m范圍內(nèi)的顆粒> 90%,即得電池級(jí)二水或無(wú)水正磷酸鐵制品。本發(fā)明采用成本低廉的濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的磷酸澄清液， 替代高純度磷酸鹽，作為生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵的磷源，價(jià)格低廉，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)電池級(jí)磷酸鐵原料成本高的問題。本發(fā)明應(yīng)用前景廣，特別是濕法磷酸在我國(guó)磷化工產(chǎn)業(yè)中所占比重越來(lái)越大，本發(fā)明為這些企業(yè)生產(chǎn)高附加值磷酸鹽創(chuàng)造了條件，同時(shí)也為濕法磷酸生產(chǎn)精細(xì)磷酸鹽拓展了道路，為飼料級(jí)磷酸氫鈣裝置聯(lián)產(chǎn)高附加值的精細(xì)磷酸鹽找到出路。而且本發(fā)明使用的鐵鹽為工業(yè)級(jí)FeSO4WH2O替代高純度的鐵鹽，可用硫酸法鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)排出的廢渣或工業(yè)酸洗廢液作為原材料，提高資源的循環(huán)利用率，有利于環(huán)境保護(hù)，降低生產(chǎn)成本。電池級(jí)正磷酸鐵的成本大大降低將有助于推動(dòng)大功率電池的快速發(fā)展。本發(fā)明在保證或優(yōu)于正磷酸鐵上述指標(biāo)的前提下，P2O5收率能達(dá)到89、3%，F(xiàn)e3+，P2O5 的質(zhì)量指標(biāo)均能達(dá)到技術(shù)和質(zhì)量要求，特別是對(duì)電池容量有較大影響的，鈉鹽、硫酸鹽和其他雜質(zhì)也均能達(dá)到指標(biāo)要求。
附圖為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如附圖所示，本發(fā)明包括混合反應(yīng)、濾洗陳化、陳化渣的洗滌，分離、干燥、粉碎工序，其特征是具體包括
所述的混合反應(yīng)是將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含 P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制反應(yīng)溫度在8(T90°C，攪拌作用下再加入重量比 3 4%的NaOH，充分溶解，在反應(yīng)生成的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I : 1 2加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比2 5%的催化劑H2O2，控制終點(diǎn)pH值 I. 5，維持反應(yīng)f I. 5h，制得粗磷酸鐵； 所述的濾洗陳化是將混合反應(yīng)所得磷酸鐵料漿經(jīng)過濾、洗滌后分離所得的磷酸鐵濾餅，投入陳化槽內(nèi)，在攪拌作用下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1 為0. 7 0. 9g/L和P2O5為18 22g/L，在8(T90°C溫度下，陳化結(jié)晶I 5h ；
所述的陳化渣的洗滌、分離是將B工序得到的陳化渣經(jīng)過用水反復(fù)濾洗，直至濾餅中的游離磷酸彡0. 05%，硫酸彡0. 0015%，分離得到含水25 50%的濾餅；
所述的干燥，粉碎是濾餅經(jīng)C工序?yàn)V洗后的陳化渣在8(T90°C條件下烘干至游離水分 (I. 0% ;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在2飛ii m范圍內(nèi)的顆粒> 90%,即得電池級(jí)二水或無(wú)水正磷酸鐵制品。所述的混合反應(yīng)在攪拌下使加入飼料級(jí)磷酸氫鈣生產(chǎn)的除雜澄清液。所述的FeS04*7H20的純度為工業(yè)級(jí)。所述的混合反應(yīng)所得磷酸鐵料漿經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾，再用水反復(fù)洗滌后，分離得磷酸鐵濾餅。所述的磷酸鐵濾餅在陳化槽內(nèi)以65 200 r/min機(jī)械攪拌下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換。所述的酸度H+1控制0. 75 0. 85g/L，P2O5濃度控制19 21g/L。所述的陳化渣洗滌用水反復(fù)濾洗，直至濾餅中的游離磷酸< 0. 05%,硫酸 (0. 0015% ;所述的陳化渣分離得到的濾餅控制含水3(T40%。所述的濾洗后的陳化渣由風(fēng)干機(jī)在8(T90°C條件下烘干至游離水分彡I. 0%。所述的篩分控制粒度D5tl在:T4 ii m范圍內(nèi)的顆粒> 90%。實(shí)施例I
將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制溫度在80°C，邊攪拌邊加入重量比3. 5%工業(yè)級(jí)NaOH，充分溶解，在反應(yīng)生成后的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I : I加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比2%的催化劑H2O2,控制終點(diǎn)PH值 I. 5，維持反應(yīng)lh，制得粗磷酸鐵料漿，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾、水反復(fù)洗滌，得磷酸鐵濾餅；濾餅投入陳化槽內(nèi)，在100 r/min機(jī)械攪拌下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1為0. 7g/L和P2O5為18g/L，在80°C溫度下，陳化結(jié)晶Ih ;將陳化渣用水反復(fù)濾洗至濾餅中的游離磷酸< 0. 05%，硫酸< 0. 0015%后，得到含25%的濾餅；然后在 80°C條件下烘干至游離水分< I. 0% ;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在2飛y m范圍內(nèi)的顆粒> 90%,得到電池級(jí)二水正磷酸鐵，進(jìn)一步烘干后得到無(wú)水正磷酸鐵。實(shí)施例2
將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制溫度在80°C，邊攪拌邊加入重量比3. 2%工業(yè)級(jí)NaOH，充分溶解，在反應(yīng)生成后的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I :2加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比5%的催化劑H2O2,控制終點(diǎn)PH值 I. 5，維持反應(yīng)I. 5h，制得粗磷酸鐵料漿，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾、水反復(fù)洗滌，得磷酸鐵濾餅；濾餅投入陳化槽內(nèi)，在200 r/min機(jī)械攪拌下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1為0. 9g/L和P2O5為22g/L，在90°C溫度下，陳化結(jié)晶5h ;將陳化渣用水反復(fù)濾洗至濾餅中的游離磷酸< 0. 05%，硫酸< 0. 0015%后，得到含50%的濾餅；然后在90°C條件下烘干至游離水分< I. 0% ;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在2飛y m范圍內(nèi)的顆粒> 90%,得到電池級(jí)二水正磷酸鐵，進(jìn)一步烘干后得到無(wú)水正磷酸鐵。實(shí)施例3
將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制溫度在85°C，邊攪拌邊加入重量比4%工業(yè)級(jí)NaOH，充分溶解，在反應(yīng)生成后的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I :2加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比3%的催化劑H2O2,控制終點(diǎn)pH值 I. 5，維持反應(yīng)I. 2h，制得粗磷酸鐵料漿，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾、水反復(fù)洗滌，得磷酸鐵濾餅；濾餅投入陳化槽內(nèi)，在150 r/min機(jī)械攪拌下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1為0. 75g/L和P2O5為20g/L，在85°C溫度下，陳化結(jié)晶4h ;將陳化渣用水反復(fù)濾洗至濾餅中的游離磷酸< 0. 05%，硫酸< 0. 0015%后，得到含30%的濾餅；然后在 85°C條件下烘干至游離水分< I. 0% ;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在2 3 y m范圍內(nèi)的顆粒> 90%,得到電池級(jí)二水正磷酸鐵，進(jìn)一步烘干后得到無(wú)水正磷酸鐵。實(shí)施例4
將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制溫度在85°C，邊攪拌邊加入重量比3%工業(yè)級(jí)NaOH，充分溶解，在反應(yīng)生成后的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I :1. 5加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比3. 5%的催化劑H2O2，控制終點(diǎn)PH值 I. 5，維持反應(yīng)I. 5h，制得粗磷酸鐵料漿，經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾、水反復(fù)洗滌，得磷酸鐵濾餅；濾餅投入陳化槽內(nèi)，在180 r/min機(jī)械攪拌下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1為0. 85g/L和P2O5為21g/L，在85°C溫度下，陳化結(jié)晶3h ;將陳化渣用水反復(fù)濾洗至濾餅中的游離磷酸< 0. 05%，硫酸< 0. 0015%后，得到含40%的濾餅；然后在85°C條件下烘干至游離水分<1.0%;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在:T4 范圍內(nèi)的顆粒> 90%,得到電池級(jí)二水正磷酸鐵，進(jìn)一步烘干后得到無(wú)水正磷酸鐵。
權(quán)利要求
1.一種電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，包括混合反應(yīng)、濾洗陳化、陳化渣的洗滌、分離、干燥、粉碎工序，其特征是具體包括A、混合反應(yīng)將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液(含P2058 12%)作為原料，注入反應(yīng)容器，控制反應(yīng)溫度在8(T90°C，攪拌作用下再加入重量比3 4%的NaOH， 充分溶解，在反應(yīng)生成的磷酸鈉鹽溶液中，按摩爾比I :廣2加入FeSO4WH2O溶液，加入重量比2 5%的催化劑H2O2，控制終點(diǎn)pH值^ I. 5，維持反應(yīng)f I. 5h，制得粗磷酸鐵；B、濾洗陳化將混合反應(yīng)所得磷酸鐵料漿經(jīng)過濾、洗滌后分離所得的磷酸鐵濾餅，投入陳化槽內(nèi)，在攪拌作用下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換，并用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，維持H+1為O.7 O. 9g/L和P2O5為18 22g/L，在8(T90°C溫度下，陳化結(jié)晶I 5h ；C、陳化渣的洗滌、分離將B工序得到的陳化渣經(jīng)過用水反復(fù)濾洗，直至濾餅中的游離磷酸彡O. 05%，硫酸彡O. 0015%，分離得到含水25 50%的濾餅；D、干燥、粉碎濾餅經(jīng)C工序?yàn)V洗后的陳化渣在8(T90°C條件下烘干至游離水分 (I. 0% ;然后進(jìn)行破碎、篩分，控制粒度D5tl在2飛μ m范圍內(nèi)的顆粒> 90%,即得電池級(jí)二水或無(wú)水正磷酸鐵制品。
2.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的混合反應(yīng)在攪拌下使加入飼料級(jí)磷酸氫鈣生產(chǎn)的除雜澄清液。
3.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的FeS04*7H20的純度為工業(yè)級(jí)。
4.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的混合反應(yīng)所得磷酸鐵料漿經(jīng)板框壓濾機(jī)過濾，再用水反復(fù)洗滌后，分離得磷酸鐵濾餅。
5.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的磷酸鐵濾餅在陳化槽內(nèi)以65 200 r/min機(jī)械攪拌作用下進(jìn)行晶體轉(zhuǎn)換。
6.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的酸度H+1控制O.75 O. 85g/L，P2O5 濃度控制 19 21g/L。
7.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的陳化渣洗滌用水反復(fù)濾洗，直至濾餅中的游離磷酸< O. 05%，硫酸< O. 0015% ;所述的陳化渣分離得到的濾餅控制含水30 40%。
8.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的濾洗后的陳化渣由風(fēng)干機(jī)在8(T90°C條件下烘干至游離水分彡I. 0%。
9.如權(quán)利要求I所述的電池級(jí)正磷酸鐵的生產(chǎn)方法，其特征是所述的篩分控制粒度 D5tl在Γ4 μ m范圍內(nèi)的顆粒彡90%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池級(jí)正磷酸鐵的方法，包括混合反應(yīng)、濾洗陳化、陳化渣洗滌、分離，干燥、粉碎工序，即將濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣二段中和后的澄清液作為原料，注入反應(yīng)容器，加入NaOH，再加入FeSO4 7H2O溶液和H2O2，反應(yīng)后制得粗磷酸鐵投入陳化槽內(nèi)，晶體轉(zhuǎn)換，用原料液調(diào)整酸度和P2O5濃度，結(jié)晶、陳化1~5h；陳化渣經(jīng)水濾洗至游離磷酸≤0.05%，硫酸≤0.0015%，得到的濾餅烘干至游離水分≤1.0%；經(jīng)破碎、篩分，得電池級(jí)二水或無(wú)水正磷酸鐵制品。本發(fā)明采用價(jià)廉的濕法磷酸生產(chǎn)飼料級(jí)磷酸氫鈣的二段澄清液作為磷源，生產(chǎn)電池級(jí)正磷酸鐵，成本低，品質(zhì)好。用工業(yè)級(jí)FeSO4 7H2O替代高純度的鐵鹽，來(lái)源廣泛，資源循環(huán)利用率高。本發(fā)明方法P2O5收率達(dá)89%以上，各種雜質(zhì)含量完全達(dá)標(biāo)。
文檔編號(hào)C01B25/37GK102583293SQ201210027878
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者劉國(guó)標(biāo), 劉薨, 孫位成, 曾潤(rùn)國(guó), 魏家貴 申請(qǐng)人:昆明川金諾化工股份有限公司