公布日：2023.09.05
申请日：2023.06.14
分类号：C01B25/37(2006.01)I
摘要
本发明提供一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法，包括以下步骤：将硫酸亚铁除杂污泥进行酸浸反应，过滤，得滤液Ⅰ；向滤液Ⅰ中加入铁粉，搅拌反应，过滤，得滤液Ⅱ；调节滤液Ⅱ的pH至4.0-5.0，过滤，得滤液Ⅲ；向滤液Ⅲ中加入除钙剂，过滤，得滤液Ⅳ；向滤液Ⅳ中加入硫化钠、絮凝剂，静置、过滤，得硫酸亚铁溶液；调节硫酸亚铁溶液中铁浓度，并加入含有氧化剂的磷盐溶液搅拌反应，经老化、过滤、洗涤，得二水磷酸铁滤饼，并将其烘干、煅烧、破碎、筛分、除铁、即得磷酸铁。本发明方案实现了硫酸亚铁除杂污泥资源的回收利用，且制备的无水磷酸铁可用于电池行业，解决了环境污染的同时，还产生了经济效益，适合大力推广。
权利要求书
1.一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：向硫酸亚铁除杂污泥加水、酸液，进行酸浸反应，过滤，得滤液Ⅰ；向滤液Ⅰ中加入铁粉，搅拌反应，过滤，得滤液Ⅱ；调节滤液Ⅱ的pH至4.0～5.0，搅拌，过滤，得滤液Ⅲ；向滤液Ⅲ中加入除钙剂，搅拌反应，过滤，得滤液Ⅳ；向滤液Ⅳ中加入硫化钠反应，再加入絮凝剂，搅拌、静置、过滤，得硫酸亚铁溶液；调节上述硫酸亚铁溶液中铁浓度，并加入含有氧化剂的磷盐溶液，搅拌反应，经老化、过滤、洗涤，得二水磷酸铁滤饼；将上述二水磷酸铁滤饼烘干、煅烧、破碎、筛分、除铁、即得磷酸铁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸液为浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸中的任一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁粉加入量和滤液Ⅰ中Fe3+、Cu2+的物质的量比值满足Fe：(0.5Fe3++Cu2+)＝1.1～1.5:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节滤液Ⅱ的pH值的物质为氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的任一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除钙剂为氟化钠、氟化亚铁、氟化钾中的任一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节硫酸亚铁溶液中铁浓度的物质为水。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有氧化剂的磷盐溶液制备方法如下：将磷源和水混合，控制P浓度为6.7～8.0wt％，调节pH至6.5～7.5，过滤，向滤液中加入氧化剂和水，混合均匀，控制P含量为3.5～5.5％，即得。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水。
10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，在得到滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ时还分别得到滤渣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，将滤渣Ⅰ、Ⅱ分别用水洗涤，并将洗涤后的水回用至下一次酸浸反应；将滤渣Ⅲ、Ⅳ混合，用水洗涤，洗涤水回用到下次酸浸反应。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法，包括以下步骤：向硫酸亚铁除杂污泥加水、酸液，进行酸浸反应，过滤，得滤液Ⅰ；向滤液Ⅰ中加入铁粉，搅拌反应，过滤，得滤液Ⅱ；调节滤液Ⅱ的pH至4.0～5.0，搅拌，过滤，得滤液Ⅲ；向滤液Ⅲ中加入除钙剂，搅拌反应，过滤，得滤液Ⅳ；向滤液Ⅳ中加入硫化钠反应，再加入絮凝剂，搅拌、静置、过滤，得硫酸亚铁溶液；调节上述硫酸亚铁溶液中铁浓度，并加入含有氧化剂的磷盐溶液，搅拌反应，经老化、过滤、洗涤，得二水磷酸铁滤饼；将上述二水磷酸铁滤饼烘干、煅烧、破碎、筛分、除铁、即得磷酸铁。
在其中一些实施例中，在酸浸反应中，进一步地，所述酸液为浓硫酸；硫酸亚铁除杂污泥的质量与水、浓硫酸质量之和的比为1：(2～5)；浓硫酸加入量为污泥中Fe、Ti、Al摩尔量的1.05～1.5倍；酸浸反应温度为60～120℃、搅拌速度300～400rpm、反应时间为30～240min。
进一步优选的，硫酸亚铁除杂污泥的质量与水、浓硫酸质量之和的比为1：(2.5～3.5)；浓硫酸加入量为污泥中Fe、Ti、Al摩尔量的1.1～1.3倍；酸浸反应温度为80～95℃、反应时间为60～120min。
进一步地，所述铁粉加入量和滤液Ⅰ中Fe3+、Cu2+的物质的量的比值满足Fe：(0.5Fe3++Cu2+)＝1.1～1.5:1，优选的，铁粉目数为100-150目。
进一步地，调节滤液Ⅱ的pH值的物质为氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的任一种。
在其中一些实施例中，进一步地，所述除钙剂为氟化钠、氟化亚铁、氟化钾中的一种或多种。
进一步优选的，所述除钙剂的加入量满足：除钙剂中F与滤液Ⅲ中钙的摩尔比符合1/2Ca2+：F-＝1：(1.1～1.3)。
在其中一些实施例中，进一步地，所述硫化钠浓度为0.2mol/L,加入量为溶液质量的1～4％；所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺；所述阴离子型聚丙烯酰胺浓度为0.1～1wt％，加入量为溶液质量的3％～8％，充分搅拌均匀后静置，沉降20～48h.
进一步优选的，所述阴离子型聚丙烯酰胺浓度为0.2～0.5wt％，加入量为溶液质量的4.5％～6.5％，充分搅拌均匀后静置，沉降24～28h；
在其中一些实施例中，进一步地，调节硫酸亚铁溶液中铁浓度的物质为水；调节铁浓度之后，硫酸亚铁溶液中硫酸亚铁的浓度为10％～15％。
进一步地，所述含有氧化剂的磷盐溶液制备方法如下：将磷源和水混合，控制P浓度为6.7～8.0wt％，调节pH至6.5～7.5，过滤，向滤液中加入氧化剂和水，混合均匀，控制P含量为3.5-5.5％，即得。
进一步地，所述氧化剂为双氧水。
在其中一些实施例中，优选的，所述磷源包括磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵；所述双氧水浓度为20～30wt％。
进一步地，在得到滤液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ时还分别得到滤渣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，将滤渣Ⅰ、Ⅱ分别用水洗涤，并将洗涤后的水回用至下一次酸浸反应；
将滤渣Ⅲ、Ⅳ混合，用水洗涤，洗涤水回用到下次酸浸反应。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明方案实现了硫酸亚铁除杂污泥资源的回收利用，制备出的磷酸铁可用于电池行业，解决了环境污染的同时，还产生了经济效益，适合大力推广；
(2)本发明方案中产生的洗涤水可实现循环利用，节约水资源的同时，还可以提高硫酸亚铁除杂污泥的利用率；
(3)本发明方案中间体系中亚铁含量较高，调节pH时采用氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵等的稀溶液，避免了用强碱(如氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液)调节带来的Fe的损失，同时也避免了利用铁粉调节带来的高成本和长的反应时间。
（发明人：朱海霞;胡珊珊;刘婷）
