利用磷化渣制備電池級磷酸鐵

　　磷化是稀磷酸或酸性磷酸鹽溶液與金屬表面反應從而形成一層磷酸鹽保護膜的過程。磷化作用形成的磷化膜能有效地減少氧氣與表面金屬離子的接觸,從而延緩了金屬表面的氧化生銹。磷化過程中的溫度越高,生成的磷化渣會越多。磷化技術在眾多領域有廣泛的應用,尤其是在鋼鐵行業。隨著金屬制品行業的發展,磷化渣的產量也日益增多,直接排放磷化渣會造成嚴重的水體污染及土壤污染。

　　鋰電池是目前電能儲存和利用的重要手段,磷酸鐵鋰是鋰電池常用的正極材料之一。隨著新能源電力汽車的快速發展,能源界對磷酸鐵鋰的消耗急劇增大,從而增大了磷酸鐵鋰的市場需求。磷酸鐵鋰主要是以磷酸鐵為鐵源配以鋰源化合物所制得,其具有較高的電化學性和較大的振實密度。為獲得優質的磷酸鐵鋰,工業上對電池用磷酸鐵的質量提出了較高要求。目前,工業上主要以分析純級的鐵鹽及磷酸或磷酸鹽為原料來制備電池級磷酸鐵。但隨著全球磷礦資源的日益減少,通過純物質來制備磷酸鐵會面臨原料枯竭及成本上漲等問題。若能高效、經濟地從廢棄磷化渣中回收磷資源來制備磷酸鐵,既可有效解決原料短缺問題同時也實現了資源的二次利用和環境保護。因此,研究利用廢棄磷化渣來制備電池級磷酸鐵具有重要意義。

　　目前,固廢磷化渣資源化利用主要是對其中的磷、鐵及鋅元素進行回收利用。鐵元素的回收利用主要通過其與OH-反應生成氫氧化鐵,再經過高溫煅燒得氧化鐵紅而實現;磷元素的回收利用主要是制取羥基磷灰石;鋅元素的回收利用則是通過氨水絡合浸取得到較高純度的磷酸鋅。此外,還可通過添加一定配比的其他物質,使磷化渣轉變為磷化液而得到利用。當前,由于這些產物的附加值不高,或因產品的生產工藝較復雜難于工業控制,這些技術尚未在工業上得到廣泛的應用。

　　本文以鋼鐵制品磷化過程所產生的含鋅磷化渣為原料,先將其用NaOH堿浸得到含微量鋅離子的Na3PO4溶液,再對該溶液進行萃取,最后將凈化液與FeCl3·6H2O進行復分解反應制備電池級磷酸鐵,此法能有效利用磷化渣中的磷酸根且產物附加值高,適用于多種類型的磷化渣,生產過程對環境友好,工藝簡單,便于工業化生產。

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