目前,磷酸铁的制备工艺有固相合成法、水热法、溶胶‑凝胶法、模板法、超声化学法、均相沉淀法、离子交换脱锂法、空气氧化法等。国内制备磷酸铁的方法主要为共沉淀法,以硫酸亚铁为原料,通过调节溶液的pH值控制产品结晶制备而得。现有的生产工艺下,磷酸铁中硫酸根与其余杂质指标随着下游产品的升级改造,要求越来越严格,对于指标控制一直以来都是磷酸铁生产的一个难题。目前的常规洗涤与添加剂的使用能达到一定效果,但是对于磷酸铁内部包裹夹带的部分杂质无法完全去除。在生产过程中,由于参数的控制不稳定和设备异常带来的产品指标不稳定,形成磷酸铁次品。这部分的磷酸铁次品无法通过现有的洗涤煅烧将杂质去除,并且高温条件下的再次煅烧对产品形貌及比表有一定影响。本文介绍磷酸铁次品重新溶解再结晶,通过晶体结构二次组合,形貌控制等方式获得优等品的磷酸铁,对磷酸铁次品去库存与价值化应用具有重要的意义。

(1)磷酸铁次品的溶解

将磷酸铁次品与脱盐水按1:2.1比例充分搅拌混合,硫酸加入量为理论用量的20%,搅拌15min,得到磷酸铁次品溶解料浆。

(2)合成反应及反应洗涤

先将磷酸铁次品溶解料浆升温至50℃,再向磷酸铁次品溶解料浆中缓慢加入5%水溶液,同时加入溶解料浆质量0.03%的表面活性剂,严格控制氨水加料速度,调节pH到1.76,保持500rpm的转速充分搅拌使其反应,得到重造后的二水磷酸铁料浆。对反应料浆进行过滤处理,得到第一次滤饼和第一次滤液。之后,将第一次滤饼分散到50℃的脱盐水中,脱盐水的体积与第一次滤液的体积保持一致,搅拌15min后过滤。得到第二次滤饼和第二次滤液,之后,将第二次滤饼分散到50℃的脱盐水中,脱盐水的体积与第二次滤液的体积保持一致,搅拌15min后过滤。得到反应洗涤后磷酸铁滤饼。

(3)陈化及陈化洗涤

将反应洗涤后的磷酸铁滤饼分散到85℃的脱盐水中,加入69%磷酸溶液,调节pH到1.72,加热反应温度,使温度保持85℃不变,保持500rpm转速,当磷酸铁料浆变为纯白色时,继续搅拌30min后压滤处理,得到第一次滤饼和第一次滤液。之后,将第一次滤饼分散到50℃的脱盐水中,脱盐水的体积与第一次滤液的体积保持一致,搅拌15min后过滤。得到第二次滤饼和第二次滤液,之后,将第二次滤饼分散到50℃的脱盐水中,脱盐水的体积与第二次滤液的体积保持一致,搅拌15min后过滤。得到陈化洗涤后磷酸铁滤饼。

(4)干燥与煅烧

将陈化洗涤后的磷酸铁滤饼放置真空干燥箱进行干燥,干燥温度为150℃,干燥时间为1.5h,待干燥完成后,取出干燥后的磷酸铁进行破碎,破碎完成后将破碎后的磷酸铁置于煅烧方舟中移至马弗炉中,煅烧温度为620℃,煅烧时间3h。煅烧冷却后气流粉碎得到重造后的优等级磷酸铁。