利用磷化渣制备电池级磷酸铁

　　磷化是稀磷酸或酸性磷酸盐溶液与金属表面反应从而形成一层磷酸盐保护膜的过程。磷化作用形成的磷化膜能有效地减少氧气与表面金属离子的接触,从而延缓了金属表面的氧化生锈。磷化过程中的温度越高,生成的磷化渣会越多。磷化技术在众多领域有广泛的应用,尤其是在钢铁行业。随着金属制品行业的发展,磷化渣的产量也日益增多,直接排放磷化渣会造成严重的水体污染及土壤污染。

　　锂电池是目前电能储存和利用的重要手段,磷酸铁锂是锂电池常用的正极材料之一。随着新能源电力汽车的快速发展,能源界对磷酸铁锂的消耗急剧增大,从而增大了磷酸铁锂的市场需求。磷酸铁锂主要是以磷酸铁为铁源配以锂源化合物所制得,其具有较高的电化学性和较大的振实密度。为获得优质的磷酸铁锂,工业上对电池用磷酸铁的质量提出了较高要求。目前,工业上主要以分析纯级的铁盐及磷酸或磷酸盐为原料来制备电池级磷酸铁。但随着全球磷矿资源的日益减少,通过纯物质来制备磷酸铁会面临原料枯竭及成本上涨等问题。若能高效、经济地从废弃磷化渣中回收磷资源来制备磷酸铁,既可有效解决原料短缺问题同时也实现了资源的二次利用和环境保护。因此,研究利用废弃磷化渣来制备电池级磷酸铁具有重要意义。

　　目前,固废磷化渣资源化利用主要是对其中的磷、铁及锌元素进行回收利用。铁元素的回收利用主要通过其与OH-反应生成氢氧化铁,再经过高温煅烧得氧化铁红而实现;磷元素的回收利用主要是制取羟基磷灰石;锌元素的回收利用则是通过氨水络合浸取得到较高纯度的磷酸锌。此外,还可通过添加一定配比的其他物质,使磷化渣转变为磷化液而得到利用。当前,由于这些产物的附加值不高,或因产品的生产工艺较复杂难于工业控制,这些技术尚未在工业上得到广泛的应用。

　　本文以钢铁制品磷化过程所产生的含锌磷化渣为原料,先将其用NaOH碱浸得到含微量锌离子的Na3PO4溶液,再对该溶液进行萃取,最后将净化液与FeCl3·6H2O进行复分解反应制备电池级磷酸铁,此法能有效利用磷化渣中的磷酸根且产物附加值高,适用于多种类型的磷化渣,生产过程对环境友好,工艺简单,便于工业化生产。

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