一种利用人造金红石废液制备磷酸铁联产白石膏的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用人造金红石废液制备磷酸铁联产白石膏的方法与装置，该方法和装置能够实现有效高质量的连续生产电池级磷酸铁产品，为目前新能源产业普遍关注的铁电池，例如磷酸铁锂提供有效、高品质、低成本的原料来源。源。源。

【技术实现步骤摘要】
一种利用人造金红石废液制备磷酸铁联产白石膏的方法与装置


[0001]本专利技术涉及一种化工产品的制备工艺和设备，具体地涉及一种经由废酸液生产的磷酸铁联产白石膏的方法和装置，特别是涉及可用于动力电池生产的电池级磷酸铁并联产白石膏的方法与装置。

技术介绍

[0002]目前，国内外对人造金红石废液的处理为通过亚铁结晶系统生产七水硫酸亚铁和生产聚合硫酸铁用作净水剂，结晶后酸性废水送污水处理。人造金红石生产过程会产生大量的含铁酸性废水，直接进污水处理的话会使资源无法彻底利用，同时废水的处理会增加公司的运营成本，平均每生产1t人造金红石会产生含硫酸质量分数为8％～10％的废硫酸液7.5t左右，综合利用人造金红石废液不仅能给公司带来经济效益，同时还可以减少污水处理成本，因此，如何利用大量的废酸，资源充分利用，成为公司发展的关键。
[0003]然而，即使有现有技术处理废酸液，生产硫酸亚铁和聚合硫酸铁的净水剂的产品附加值低，市场前景不够广阔，并且给予环境的压力并未明显减小，从可持续发展角度并不是最理想的选择。
[0004]相反，新能源产业，特别是与锂电池相关的新能源行业(如汽车，储能)则是新兴产业和未来的发展方向。如果能将大量产生的人造金红石废液与新能源锂电池行业彼此关联，是未来产业技术可期盼的有效发展方向。
[0005]然而，在人造金红石废液制造锂电池原料的工艺中，还存在很多工业化可大规模生产方面的障碍，例如生产效率、环境污染、生产产品的纯度和品质等仍存在不足。
[0006]因此，本领域存在着解决上述一项或多项技术问题的需求。

技术实现思路

[0007]由以上相关技术，本专利技术的一个方面提供一种利用人造金红石废液制备(电池级)磷酸铁联产白石膏的方法，该方法能够实现有效高质量的连续生产电池级磷酸铁产品，为目前新能源产业普遍关注的铁电池(例如磷酸铁锂)提供有效、高品质、低成本的原料来源。
[0008]本专利技术的另一个方面提供一种利用人造金红石废液制备(电池级)磷酸铁联产白石膏的装置，该装置通过多级设备和循环结构的串联和连接，帮助实现电池级磷酸铁的制备。
[0009]在本专利技术的第一个方面中，提供一种利用人造金红石废液制备磷酸铁联产白石膏的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010]步骤a)：将人造金红石废液与碳酸钙悬浊液通过计量泵，泵入预混槽进行预混反应，预混液溢流至中和槽进一步中和反应，反应时，控制体系的pH为2
‑
3，并且反应后，经石膏压滤机得到pH约为2至3的硫酸亚铁溶液；
[0011]步骤b)：将步骤a)得到的硫酸亚铁溶液用计量泵加入亚铁净化反应池，加入氢氧
化钠溶液，使溶液pH保持在约4至6、优选地调节至约4至5，更优选地调节至4至4.5，并且加热至70
‑
80℃保温；此后反应液放入沉化槽，经过微孔过滤器过滤，得到净化后的硫酸亚铁溶液和泥浆，硫酸亚铁溶液经硫酸亚铁储存槽送至硫酸亚铁计量槽；
[0012]步骤c)：将氨水、磷酸二氢铵固体(优选地，还可以并入反应循环结束后经微孔过滤器过滤后的母液)加入磷酸二氢铵溶解槽，溶解磷酸二氢铵，获得磷酸二氢铵溶液；
[0013]步骤d)：将步骤a)中的硫酸亚铁溶液加入磷酸铁合成釜，将磷酸二氢铵溶液与双氧水溶液混合均匀后先泵入铵盐计量槽，再滴加进磷酸铁合成釜进行反应；
[0014]步骤e)：将步骤d)反应后得到的磷酸铁泵入一洗压滤机压滤洗涤，将洗涤磷酸铁打浆后泵入老化釜，在老化釜中加入磷酸，加热并老化30
‑
90min；所得到的磷酸铁进一步进入二洗压滤机压滤洗涤以获得磷酸铁滤饼；
[0015]步骤f)：将步骤e)中获得的磷酸铁滤饼送入烘干机(例如闪蒸干燥机)脱水，接着通过煅烧窑(例如回转窑)煅烧，然后经汽粉机进行破碎，以得到电池级磷酸铁。
[0016]在可选的方案中，所述方法还包括：步骤g)：废水回收再利用：将所述步骤e)中得到的一洗滤液及洗涤水加入氨水调节pH值，此后通过斜板沉降池、过滤设备去除微量杂质，滤液经过反渗透装置生产脱盐水，脱盐水浓缩成的液体制备得到硫酸铵；以及将所述步骤e)中得到的二洗滤液经微孔过滤器后得到母液，所述母液返回用于配制磷酸二氢铵，并且二洗步骤的洗水进一步返回所述一洗压滤机作为一洗的洗涤用水。
[0017]在可选的方案中，所述方法通过以下步骤进行：
[0018]步骤a)：将硫酸含量为8wt％至15wt％的人造金红石废液与碳酸钙含量为200
‑
400g/L的碳酸钙悬浊液按实际硫酸含量与实际碳酸钙含量换算，按照所含物质的摩尔比(1.2
‑
2)：1，通过计量泵，泵入预混槽进行预混反应，预混液溢流至中和槽进一步中和反应，中和反应时间1
‑
3小时，反应后，经石膏压滤机得到pH为2至3的硫酸亚铁溶液；
[0019]步骤b)：将步骤a)的硫酸亚铁溶液用计量泵加入亚铁净化反应池，加入质量含量约10wt％至20wt％的氢氧化钠溶液，使溶液pH优选地调节至4至5，更优选地调节至4至4.5，加热至60
‑
85℃，保温0.5至2小时后，放入沉化槽，待温度降到60摄氏度以下时，经过微孔过滤器过滤，得到净化后的硫酸亚铁溶液和泥浆，硫酸亚铁溶液送入下一步骤，泥浆送污水处理站处理；
[0020]步骤c)：将质量浓度10
‑
30wt％的氨水、磷酸二氢铵固体(优选地还可以并入反应循环结束后经微孔过滤器过滤后的母液)按照所含物质摩尔比(1.0
‑
1.1)：1加入磷酸二氢铵溶解槽，溶解磷酸二氢铵，获得磷酸二氢铵溶液；经过铵盐压滤机压滤，得到纯净的磷酸氢二铵溶液。
[0021]步骤d)：将硫酸亚铁溶液泵入亚铁计量槽，后加入磷酸铁合成釜，磷酸氢二铵溶液与质量浓度约为20
‑
25wt％双氧水溶液混合均匀后泵入计量槽，滴加进磷酸铁合成釜，用时30
‑
60min，控制反应温度60℃，滴加完后继续反应1h。
[0022]步骤e)：将反应得到的磷酸铁泵入一洗压滤机压滤洗涤，洗水电导率≤3500微西门子/厘米后停止洗涤，磷酸铁打浆后泵入老化釜，加入磷酸，加热至70
‑
90摄氏度老化60
‑
120min，夹套盘管降温至55摄氏度以下进入二洗压滤机压滤洗涤；磷酸铁滤饼经皮带输送机送至下一步骤。
[0023]步骤f)：将磷酸铁滤饼首先经螺旋输送机送入闪蒸干燥机，脱除表面水，接着通过
回转窑煅烧，脱去结晶水，然后经汽粉机进行破碎，最后包装得到电池级磷酸铁。
[0024]步骤g)：废水回收再利用：一洗滤液及洗涤水加入氨水于调节池内调节pH，通过斜板沉降池、过滤设备去除有机物等微量杂质，滤液经过反渗透装置生产脱盐水，脱盐水浓缩成的液体生产得到硫酸铵；二洗滤液经微孔过滤器后得到母液，返回用于配制磷酸二氢铵，二洗洗水返回一洗压滤机作为一洗的洗涤用水。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用人造金红石废液制备磷酸铁联产白石膏的方法，所述方法包括以下步骤：步骤a)：将人造金红石废液与碳酸钙悬浊液通过计量泵，泵入预混槽进行预混反应，预混液溢流至中和槽进一步中和反应，反应时，控制体系的pH约为2至3，并且反应后，经石膏压滤机得到pH约为2至3的硫酸亚铁溶液；步骤b)：将步骤a)得到的硫酸亚铁溶液用计量泵加入亚铁净化反应池，加入氢氧化钠溶液，使溶液pH保持在约4至6、优选地调节至约4至5，更优选地调节至4至4.5，并且加热至70
‑
80℃保温；此后反应液放入沉化槽，经过微孔过滤器过滤，得到净化后的硫酸亚铁溶液和泥浆，硫酸亚铁溶液经硫酸亚铁储存槽送至硫酸亚铁计量槽；步骤c)：将氨水、磷酸二氢铵固体(优选地，还可以并入反应循环结束后经微孔过滤器过滤后的母液)加入磷酸二氢铵溶解槽，溶解磷酸二氢铵，获得磷酸二氢铵溶液；步骤d)：将步骤a)中的硫酸亚铁溶液加入磷酸铁合成釜，将步骤c)获得的所述磷酸二氢铵溶液与双氧水溶液混合均匀后先泵入铵盐计量槽，再滴加进所述磷酸铁合成釜进行反应；步骤e)：将步骤d)反应后得到的磷酸铁泵入一洗压滤机压滤洗涤，将洗涤磷酸铁打浆后泵入老化釜，在老化釜中加入磷酸，加热并老化30
‑
90min；所得到的磷酸铁进一步进入二洗压滤机压滤洗涤以获得磷酸铁滤饼；步骤f)：将步骤e)中获得的磷酸铁滤饼送入烘干机(例如闪蒸干燥机)脱水，接着通过煅烧窑(例如回转窑)煅烧，然后经汽粉机进行破碎，以得到电池级磷酸铁。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：步骤g)：废水回收再利用：将所述步骤e)中得到的一洗滤液及洗涤水加入氨水调节pH值，此后通过斜板沉降池、过滤设备去除微量杂质，滤液经过反渗透装置生产脱盐水，脱盐水浓缩成的液体制备得到硫酸铵；以及将所述步骤e)中得到的二洗滤液经微孔过滤器后得到母液，所述母液返回用于配制磷酸二氢铵，并且二洗步骤的洗水进一步返回所述一洗压滤机作为一洗的洗涤用水。3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法通过以下步骤进行：步骤a)：将硫酸含量为8wt％至15wt％的人造金红石废液与碳酸钙含量为200
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400g/L的碳酸钙悬浊液按实际硫酸含量与实际碳酸钙含量换算，按照所含物质的摩尔比(1.2
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2)：1，通过计量泵，泵入预混槽进行预混反应，预混液溢流至中和槽进一步中和反应，中和反应时间1
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3小时，反应时，控制体系的pH约为2至3；反应后，经石膏压滤机得到pH为2至3的硫酸亚铁溶液；步骤b)：将步骤a)的硫酸亚铁溶液用计量泵加入亚铁净化反应池，加入质量含量约10wt％至20wt％的氢氧化钠溶液，使溶液pH优选地调节至4至5，更优选地调节至4至4.5，加热至60
‑
85℃，保温0.5至2小时后，放入沉化槽，待温度降到60摄氏度以下时，经过微孔过滤器过滤，得到净化后的硫酸亚铁溶液和泥浆，硫酸亚铁溶液送入下一步骤，泥浆送污水处理站处理；步骤c)：将质量浓度10
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30wt％的氨水、磷酸二氢铵固体(优选地还可以并入反应循环结束后经微孔过滤器过滤后的母液)按照所含物质摩尔比(1.0
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1.1)：1加入磷酸二氢铵溶解槽，溶解磷酸二氢铵，获得磷酸二氢铵溶液；再经过铵盐压滤机压滤，得到纯净的磷酸二氢铵溶液；
步骤d)：将硫酸亚铁溶液泵入亚铁计量槽，后加入磷酸铁合成釜，磷酸二氢铵溶液与质量浓度约为20
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25wt％双氧水溶液混合均匀后泵入计量槽，滴加进磷酸铁合成釜，用时30
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60min，控制反应温度60℃，滴加完后继续反应1h；步骤e)：将反应得到的磷酸铁泵入一洗压滤机压滤洗涤，洗水电导率≤3500微西门子/厘米后停止洗涤，磷酸铁打浆后泵入老化釜，加入磷酸，加热至70
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90摄氏度老化60
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120min，夹套盘管降温至55摄氏度以下进入二洗压滤机压滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金国，刘延利，刘玉林，张占举，吴宗展，李建伟，杨方博，孙振飞，
申请(专利权)人：山东金海钛业资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：