本发明涉及一种高振实密度磷酸铁的制备方法，属于锂电池新能源材料领域。
背景技术：
：磷酸铁，又名磷酸高铁、正磷酸铁，分子式为fepo4，是一种白色、灰白色单斜晶体粉末。含有结晶水的为白色略粉的物料，无水磷酸铁为白色略黄的物料。其主要用途在于制造磷酸铁锂电池材料、催化剂及陶瓷等。目前制备磷酸铁锂，大部分厂家均采用无水磷酸铁为前驱体，这是因为二水磷酸铁中含有20％的水，在煅烧过程产生大量的水蒸气造成煅烧炉内的露点高，容易造成碳含量的波动目前无水磷酸铁的制备均为磷酸盐与铁盐反应得到二水磷酸铁，再经过高温煅烧(一般温度为500-600℃)脱去两个结晶水得到无水磷酸铁，由于高温煅烧，导致无水磷酸铁的比表面积急剧降低，且煅烧过程能耗高，据实际生产，每吨无水磷酸铁消耗电能3500-5500度电，且对设备要求高，工艺繁琐，烧结过程会造成磷的挥发损失，产生杂相，且容易造成产品的污染，且还存在振实密度较低的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供了一种高振实密度磷酸铁的制备方法，工艺简单，成本低，得到的磷酸铁振实密度高，球形度好，粒径大，适用于制备高压实磷酸铁锂。本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：一种高振实密度磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：将红磷与铁粉在惰性气氛下混合，然后加入酒精放入到球磨机内球磨，然后在气氛炉内、惰性气氛下高温煅烧，得到磷铁合金体；将得到的磷铁合金体放入回转炉内经过富氧气体进行氧化煅烧，煅烧时间为4-5h，煅烧温度为500-650℃，得到煅烧粉体；将煅烧粉体经过气流粉碎，得到粒径为0.5-2μm的粉体，经过筛分和电磁除铁得到无水磷酸铁。所述红磷的纯度＞99.5％，铁粉的纯度大于99.5％，fsss粒径为1-2μm，ni/co≤50ppm，zn/cd/pb≤30ppm，ca/mg/na/k≤100ppm。所述红磷与铁粉的摩尔比为1.01-1.02:1。所述惰性气氛为氮气、二氧化碳、氩气中的至少一种，惰性气氛中氧气含量低于50ppm。球磨过程，物料与酒精的质量比为1:0.5-2，球磨机内磨球采用氧化锆球，氧化锆磨球的直径为0.5-2mm，球磨至物料的粒径为0.5-1μm，高温煅烧过程，煅烧时间为2-4小时、煅烧温度为550-600℃，冷却至温度＜50℃后取出。富氧气体中的氧气含量大于80％，富氧气体在回转炉中的流速为2-4m/s,回转炉筒体的转速为4-6r/min。气流粉碎时采用3-5个大气压的压缩空气，压缩空气经过油水分离器以及精密过滤器处理后再与煅烧粉体接触，压缩空气的露点＜-20℃。筛分采用超声波振动筛，筛网孔径为100-200目，电磁除铁采用两级串联进行，电磁除铁器的磁强度＞12000高斯。得到的无水磷酸铁经过真空包装。本发明采用铁单质与磷单质在酒精介质中球磨，研磨的目的在于：1.可以使得混合更加均匀；2.可以研磨使得物料更加细，增大比表面积和表面活性能，增强反应活性。然后再惰性气氛下煅烧，磷会逐渐渗透到铁的晶格中，形成磷铁合金粉末，然后经过回转炉在富氧气氛下煅烧，从而实现了铁和磷的氧化，形成磷酸铁，本方法相比较液相合成的磷酸铁，生长更加致密，且在全固相反应得到，可以一步法得到无水磷酸铁，而不需要先得到含有结晶水的二水磷酸铁，再经过高温脱水得到无水磷酸铁。所以本工艺不产生废水，工艺简单，流程短。由于本专利先通过铁单质与磷单质的合金化，然后再通过氧化，实现铁与磷的氧化，得到无水磷酸铁，相比较液相合成，本发明得到的无水磷酸铁比表面积小，内部无孔洞，振实密度高，因为液相合成得到的二水磷酸铁一般都由一次小颗粒堆积而成，含有孔洞，然后经过高温煅烧，在煅烧过程，水蒸气会从磷酸铁内部逸散出来，冲出一些孔洞，而本专利就不存在这个问题。本发明的有益效果是：工艺简单，成本低，得到的磷酸铁振实密度高，球形度好，粒径大，适用于制备高压实磷酸铁锂。具体实施方式以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明，本实施例的一种高振实密度磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：将红磷与铁粉在惰性气氛下混合，然后加入酒精放入到球磨机内球磨，然后在气氛炉内、惰性气氛下高温煅烧，得到磷铁合金体；将得到的磷铁合金体放入回转炉内经过富氧气体进行氧化煅烧，煅烧时间为4-5h，煅烧温度为500-650℃，得到煅烧粉体；将煅烧粉体经过气流粉碎，得到粒径为0.5-2μm的粉体，经过筛分和电磁除铁得到无水磷酸铁。所述红磷的纯度＞99.5％，铁粉的纯度大于99.5％，fsss粒径为1-2μm，ni/co≤50ppm，zn/cd/pb≤30ppm，ca/mg/na/k≤100ppm。所述红磷与铁粉的摩尔比为1.01-1.02:1。所述惰性气氛为氮气、二氧化碳、氩气中的至少一种，惰性气氛中氧气含量低于50ppm。球磨过程，物料与酒精的质量比为1:0.5-2，球磨机内磨球采用氧化锆球，氧化锆磨球的直径为0.5-2mm，球磨至物料的粒径为0.5-1μm，高温煅烧过程，煅烧时间为2-4小时、煅烧温度为550-600℃，冷却至温度＜50℃后取出。富氧气体中的氧气含量大于80％，富氧气体在回转炉中的流速为2-4m/s,回转炉筒体的转速为4-6r/min。气流粉碎时采用3-5个大气压的压缩空气，压缩空气经过油水分离器以及精密过滤器处理后再与煅烧粉体接触，压缩空气的露点＜-20℃。筛分采用超声波振动筛，筛网孔径为100-200目，电磁除铁采用两级串联进行，电磁除铁器的磁强度＞12000高斯。得到的无水磷酸铁经过真空包装。实施例1一种高振实密度磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：将红磷与铁粉在惰性气氛下混合，然后加入酒精放入到球磨机内球磨，然后在气氛炉内、惰性气氛下高温煅烧，得到磷铁合金体；所述红磷与铁粉的摩尔比为1.015:1。所述惰性气氛为氮气，惰性气氛中氧气含量低于50ppm。球磨过程，物料与酒精的质量比为1:0.85，球磨机内磨球采用氧化锆球，氧化锆磨球的直径为0.6mm，球磨至物料的粒径为0.8μm，高温煅烧过程，煅烧时间为3小时、煅烧温度为580℃，冷却至温度＜50℃后取出。铁粉的检测数据如下：项目fefsss粒径ocnico数据99.64％1.2μm0.09％0.02％23.1ppm11.2ppmcamgnakzncdpb29.1ppm31.1ppm10.1ppm6.1ppm12.9ppm1.3ppm2.8ppm红磷的检测数据：项目pd50ocamgna数据99.53％1.8μm0.12％0.5ppm1.1ppm1.5ppm磷铁合金体的检验数据如下：项目fepocnico数据64.28％35.71％0.11％0.014％15.2ppm7.86ppmcamgnakzncdpb20.2ppm23.1ppm6.98ppm4.7ppm9.1ppm1.1ppm1.2ppmd10d50d90松装密度振实密度bet1.01μm2.12μm3.97μm1.2g/ml2.1g/l2.1m2/g将上述得到的磷铁合金体放入回转炉内经过富氧气体进行氧化煅烧，煅烧时间为4.5h，煅烧温度为630℃，得到煅烧粉体；将煅烧粉体经过气流粉碎，得到粒径为0.9μm的粉体，经过筛分和电磁除铁得到无水磷酸铁。富氧气体中的氧气含量大于80％，富氧气体在回转炉中的流速为3m/s,回转炉筒体的转速为5r/min。气流粉碎时采用4.2个大气压的压缩空气，压缩空气经过油水分离器以及精密过滤器处理后再与煅烧粉体接触，压缩空气的露点＜-20℃。筛分采用超声波振动筛，筛网孔径为150目，电磁除铁采用两级串联进行，电磁除铁器的磁强度＞12000高斯。得到的无水磷酸铁经过真空包装。最终得到的无水磷酸铁产品检测结果如下：指标铁磷比高温水分d10d50d90数值0.9890.101％0.36μm0.9μm1.76μmd100cdcopbcana2.12μm0.8ppm6.23ppm0.9ppm15.8ppm4.5ppmnimnzncralti11.8ppm21.3ppm6.9ppm10.1ppm1.1ppm1.1ppm振实密度硫氯离子bet磁性异物1.87g/ml11.2ppm0.4ppm3.98m2/g0.67ppm实施例2一种高振实密度磷酸铁的制备方法，其为以下步骤：将红磷与铁粉在惰性气氛下混合，然后加入酒精放入到球磨机内球磨，然后在气氛炉内、惰性气氛下高温煅烧，得到磷铁合金体；将得到的磷铁合金体放入回转炉内经过富氧气体进行氧化煅烧，煅烧时间为4.8h，煅烧温度为640℃，得到煅烧粉体；将煅烧粉体经过气流粉碎，得到粒径为1.2μm的粉体，经过筛分和电磁除铁得到无水磷酸铁。所述红磷的纯度为99.58％，铁粉的纯度为99.61％，fsss粒径为1.7μm，ni/co≤50ppm，zn/cd/pb≤30ppm，ca/mg/na/k≤100ppm。所述红磷与铁粉的摩尔比为1.011:1。所述惰性气氛为二氧化碳，惰性气氛中氧气含量低于50ppm。球磨过程，物料与酒精的质量比为1:0.98，球磨机内磨球采用氧化锆球，氧化锆磨球的直径为0.8mm，球磨至物料的粒径为0.9μm，高温煅烧过程，煅烧时间为4小时、煅烧温度为585℃，冷却至温度＜50℃后取出。富氧气体中的氧气含量大于80％，富氧气体在回转炉中的流速为3.5m/s,回转炉筒体的转速为5.5r/min。气流粉碎时采用4.5个大气压的压缩空气，压缩空气经过油水分离器以及精密过滤器处理后再与煅烧粉体接触，压缩空气的露点＜-20℃。筛分采用超声波振动筛，筛网孔径为150目，电磁除铁采用两级串联进行，电磁除铁器的磁强度＞12000高斯。得到的无水磷酸铁经过真空包装。最终得到的产品检测结果如下：将实施例1和2得到的无水磷酸铁与市面上采用液相合成-煅烧得到的无水磷酸铁采用相同工艺制备磷酸铁锂，最终的结果如下：备注：压实密度采用粉末压实，压力为4t。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12