本发明专利技术公开一种循环利用副产物制备磷酸铁的方法，化工生产副产回收利用技术领域。以草甘膦副产十二水磷酸氢二钠和甘氨酸副产氯化铵为原料，加盐酸反应；再经第一离心、结晶、第二离心、溶解和第三离心，制备磷酸二氢铵；然后，再同钛白粉副产硫酸亚铁和双氧水，合成磷酸铁。其中，以副产为原料，进行特定条件控制后，合成硫酸铁，同时，将该合成工艺中形成的废液/废渣回收再利用，这不仅形成循环经济，变废为宝，节约成本；而且降低废液废渣的排放，友好环境。环境。环境。
【技术实现步骤摘要】
一种循环利用副产物制备磷酸铁的方法
[0001]本专利技术涉及一种磷酸铁的制备方法，具体涉及一种循环利用副产物制备磷酸铁的方法，化工生产副产回收利用
技术介绍
[0002]锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。目前，大多数锂离子电池以钴酸锂为正极材料，而其它正极材料由于多种原因，在市场上还没有大量生产。
[0003]磷酸铁是锂离子电池中的一种重要的电池材料，其中，磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，且可提供高能量密度和长寿命，因此被广泛应用于移动设备、电动汽车等领域。主要优势有：（1）寿命长，循环寿命在2000次以上。在同样的条件下，磷酸铁锂离子电池可使用7到8年；（2）安全使用。即使在最严重的交通事故中也不会发生爆炸；（3）大电流2C快速充放电。采用专用充电器，1.5℃充电40分钟，可使电池充满启动电流，最高可达2C；（4）耐高温，磷酸铁锂的峰值发热量可达350～500℃；（5）大容量，磷酸铁锂范围是同等质量铅酸电池的3～4倍；（6）没有记忆效应；（7）绿色环保，无毒，无污染，原材料来源广泛，价格便宜。
[0004]从材料的原理来说，磷酸铁锂是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂、锰酸锂完全相同。目前，磷酸铁锂的合成需要以磷酸铁为原料，而磷酸铁的现有合成方法主要有：一、铵法，硫酸亚铁溶液与磷酸二氢铵反应，经沉淀过滤后，再用氨水中和过量的酸得到磷酸铁；二、钠法，硫酸亚铁用磷酸酸化后，与过氧化氢反应，生成磷酸二氢铁，再用氢氧化钠溶液调节 pH 值为2左右，生成磷酸铁；三、铁法，以磷酸和铁粉（或铁块）反应得到亚铁溶液，再用双氧水氧化得到磷酸铁。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在克服现有技术的不足，将草甘膦副产十二水磷酸氢二钠、甘氨酸副产氯化铵（氯化铵作为氮肥使用，会导致土壤板结，为此，氯化铵的销售压力也较大）和钛白粉副产硫酸亚铁为原料，用于合成磷酸铁，不仅形成循环经济，变废为宝，节约成本；而且降低废液废渣的排放，友好环境，进而提出一种循环利用副产物制备磷酸铁的方法。
[0006]为了实现上述技术目的，提出如下的技术方案：本技术方案提供：一种循环利用副产物制备磷酸铁的方法，包括如下步骤：1）熔融：将草甘膦副产十二水磷酸氢二钠在70～80℃条件下融化，得融化液；2）反应：将所得的融化液和甘氨酸副产氯化铵混合，以浓度为30%的盐酸调pH为4.4～4.6，升温至70～80℃，保温，得含氯化钠和磷酸二氢铵的浆料；草甘膦副产十二水磷酸氢二钠、甘氨酸副产氯化铵及盐酸三者的摩尔比1:（0.9～1.1）: （0.9～1.1）；
其中，选用盐酸进行pH调节，不会引入其他新的杂质；同时，在该pH值的限定下，可将十二水磷酸氢二钠进行有效的转化（使得磷酸氢根转变为磷酸二氢根，以及，确保了磷酸二氢铵在较高温度下不析出），即得到含量较高的磷酸二氢铵；3）第一离心：将所得的浆料进行离心，得到第一滤液和第一滤饼；4）结晶：将所得的第一滤液降温至0～5℃，结晶，得结晶液；5）第二离心：将所得的结晶液进行离心，得第二滤液和第二滤饼；将第二滤液直接回用至步骤2）的反应工序中，或者，去草甘膦母液处理工艺；6）溶解：以每kg第二滤饼计，向所得的第二滤饼中加入去离子水2～3L，溶解，得浆料液；7）第三离心：将所得的浆料液在40～50℃条件下进行离心，得第三滤液和第三滤饼；将第三滤饼直接做固废处理，第三滤液即磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵具有低温溶解度低的特点）；8）合成磷酸铁：将双氧水、钛白粉副产硫酸亚铁及所得的磷酸二氢铵溶液在50～70℃条件下混合，反应，得含无定形态磷酸铁和硫酸铵的混合液；过滤洗涤，得含无定形态磷酸铁的分散液；在80～100℃的条件下陈化，得到白色二水磷酸铁；其中，磷酸二氢铵、钛白粉副产硫酸亚铁和双氧水三者之间的摩尔比为1.05:1:0.65。
[0007]进一步的，第一滤饼的处理过程包括：以每kg第一滤饼计，向所得的第一滤饼中加入去离子水1～1.5L，打浆，离心，得第四滤液和第四滤饼，第四滤饼即为氯化钠，去离子膜烧碱盐水精制工艺（即采用离子膜烧碱装置，精制）；第四滤液直接回用至步骤1）的熔融工序中。其中，第一滤饼（主要为氯化钠）采用常规技术打浆提纯，去除包夹的少量磷盐后，用离子膜烧碱的淡盐水溶解至饱和，再掺和在原料卤水中按常规方法精制；第四滤液中含少量磷盐，再回用至熔融工序。其中，去离子水的加入量保证氯化钠的有效回收，如：加去离子水量较多，导致氯化钠溶解过多；加去离子水较少，又无法实现打浆操作，使得氯化钠中磷去除不干净等。
[0008]进一步的，所述草甘膦副产十二水磷酸氢二钠为草甘膦母液高温湿法氧化后，结晶所得。其中，草甘膦副产十二水磷酸氢二钠中含不高于1000ppm的氯化钠，即杂质含量低，可直接利用。
[0009]进一步的，所述甘氨酸副产氯化铵为氯化铵系氯乙酸和液氨合成甘氨酸后，而形成。其中，甘氨酸副产氯化铵中含不高于100ppm的氨基乙酸，杂质含量低，可直接利用。
[0010]进一步的，所述钛白粉副产硫酸亚铁为硫酸亚铁系钛白矿内的铁与硫酸反应后，产生副产，再经净化分离所得。其中，净化分离后副产： 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]本技术方案提供：一种相适应的磷酸铁制备系统，包括草甘膦副产十二水磷酸氢二钠储罐、甘氨酸副产氯化铵储罐、盐酸储罐、反应釜、离心装置Ⅰ、结晶装置、离心装置Ⅱ、溶解装置、离心装置Ⅲ、双氧水储罐、钛白粉副产硫酸亚铁储罐、磷酸铁合成装置、过滤装置、洗涤装置和陈化釜；草甘膦副产十二水磷酸氢二钠储罐、甘氨酸副产氯化铵储罐和盐酸储罐均通过进料管线与反应釜连接，对应进料管线上设置有计量泵；
反应釜上设置有pH检测仪，反应釜外侧套设有调温夹套，反应釜内设置有搅拌机构；离心装置Ⅰ设置在反应釜的工位后侧，反应釜的出料口与离心装置Ⅰ的进料口连接，离心装置Ⅰ滤液出口与结晶装置进料口连接；结晶装置设置在离心装置Ⅰ的工位后侧，结晶装置出料口与离心装置Ⅱ进料口连接；离心装置Ⅱ设置在结晶装置的工位后侧，离心装置Ⅱ滤饼出口与溶解装置进料口连接；溶解装置外侧套设有调温夹套，溶解装置内设置有搅拌机构，溶解装置连接有去离子水储罐，溶解装置设置在离心装置Ⅱ的工位后侧，溶解装置出料口与离心装置Ⅲ进料口连接；离心装置Ⅲ设置在溶解装置的工位后侧，离心装置Ⅲ滤液出口与磷酸铁合成装置进料口连接；磷酸铁合成装置设置在离心装置Ⅲ的工位后侧，双氧水储罐和钛白粉副产硫酸亚铁储罐均通过进料管线与磷酸铁合成装置连接，同样的，该进料管线上设置有计量泵；磷酸铁合成装置出料口与过滤装置进料口连接；过滤装置设置在磷酸铁合成装置的工位后侧，过滤装置滤料出口与洗涤装置进料口连接，洗涤装置设置在过滤装置的工位后侧；洗涤装置物料出口与陈化釜进料口连接，陈化釜设置在洗涤装置的工位后侧；反本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）熔融：将草甘膦副产十二水磷酸氢二钠在70～80℃条件下融化，得融化液；2）反应：将所得的融化液和甘氨酸副产氯化铵混合，以浓度为30%的盐酸调pH为4.4～4.6，升温至70～80℃，保温，得含氯化钠和磷酸二氢铵的浆料；其中，草甘膦副产十二水磷酸氢二钠、甘氨酸副产氯化铵及盐酸三者的摩尔比1: 0.9～1.1: 0.9～1.1；3）第一离心：将所得的浆料进行离心，得到第一滤液和第一滤饼；4）结晶：将所得的第一滤液降温至0～5℃，结晶，得结晶液；5）第二离心：将所得的结晶液进行离心，得第二滤液和第二滤饼；6）溶解：以每kg第二滤饼计，向所得的第二滤饼中加入去离子水2～3L，溶解，得浆料液；7）第三离心：将所得的浆料液在40～50℃条件下进行离心，得第三滤液和第三滤饼；第三滤液即磷酸二氢铵溶液；8）合成磷酸铁：将双氧水、钛白粉副产硫酸亚铁及所得的磷酸二氢铵溶液在50～70℃条件下混合，反应，得含无定形态磷酸铁和硫酸铵的混合液；过滤洗涤，得含无定形态磷酸铁的分散液；在80～100℃的条件下陈化，得到白色二水磷酸铁；其中，磷酸二氢铵、钛白粉副产硫酸亚铁和双氧水三者之间的摩尔比为1.05:1:0.65。2.根据权利要求1所述的循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述第一滤饼的处理过程包括：以每kg第一滤饼计，向所得的第一滤饼中加入去离子水1～1.5L，打浆，离心，得第四滤液和第四滤饼，第四滤饼即为氯化钠，采用离子膜烧碱装置，精制；第四滤液直接回用至步骤1）的熔融工序中。3.根据权利要求1或2所述的循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，将所述第二滤液直接回到草甘膦母液处理工艺。4.根据权利要求1所述的循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，在步骤8）中，将经过滤洗涤形成的废液，进行浓缩结晶，得到硫酸铵。5.根据权利要求1所述的循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述草甘膦副产十二水磷酸氢二钠为草甘膦母液高温湿法氧化后，结晶所得。6.根据权利要求1所述的循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述甘氨酸副产氯化铵为氯化铵系氯乙酸与液氨合成甘氨酸后，而形成。7.根据权利要求6所述的循环利用副产物制备磷酸铁的方法，其特征在于，所述钛白粉副产硫酸亚铁为硫酸亚铁系钛白矿内的铁与硫酸反应后，产生副产，将副产净化、分离所得。8.一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：董亚文，李舟，朱槽，高杉，侯凯岳，张弦，王良斌，
申请(专利权)人：四川福思达生物技术开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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