一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于能源材料制备技术领域，设及电池材料，具体设及一种电池级屯水硫 酸亚铁晶体的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前屯水硫酸亚铁晶体的制备包括如下方法： 一是铁粉或者铁皮加入硫酸溶解，然后调节至溶液的抑1-4左右，过滤，得到的硫酸 亚铁溶液经过冷却结晶烘干后得到屯水硫酸亚铁晶体，采用的铁粉或者铁皮要求纯度高， 杂质少，此工艺流程短，但是存在的问题是由于铁粉或者铁皮纯度要求较高，所W原料成本 高，能耗大，得到大量含有酸雾的气体需要进行处理，反应时间长； 二是铁矿石或者其他含铁料经过赔烧等预处理后，加入硫酸溶解得到得到硫酸亚铁溶 液，经过除杂过滤得到硫酸亚铁溶液，再经过冷却结晶烘干得到屯水硫酸亚铁晶体，此工艺 成本较低，但是由于铁矿石或者铁废料中杂质含量较高，除杂工序复杂，得到的屯水硫酸亚 铁纯度较低； =是利用铁白粉副产物硫酸亚铁来制备屯水硫酸亚铁晶体，将副产物硫酸亚铁加水溶 解后，经过除杂过滤，然后冷却结晶烘干得到屯水硫酸亚铁晶体，如采用憐酸或者铁粉做为 除杂剂，但是由于除杂工艺较简单，造成产品的纯度，如儀、儀等杂质含量高，一般很难做成 高纯级的。
[0003] 目前作为电池级硫酸亚铁来源主要有两条途径，一种是利用铁皮和硫酸反应生产 硫酸亚铁，优点是工艺流程短、产品纯度高，但消耗硫酸和铁皮，生产成本高；另一种途径为 化工或冶金工业铁白粉生产副产物硫酸亚铁，优点是不消耗资源，成本低廉，缺点是产品纯 度低。
[0004] 硫酸法铁白粉生产过程中，为防止=价铁对铁白粉质量的影响，需加入铁粉还原 =价铁为亚铁离子，然后再冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，每吨铁白粉铁白粉生产副产物硫 酸亚铁3-5吨，其纯度根据铁白粉生产工艺的不同，在85-93%之间，其中大部分杂质为铁 及其化合物、游离酸、儀、铅、儒、铭、儘等重金属和水等。近年来随着中国铁白粉生产量的快 速增长，铁白粉生产副产物硫酸亚铁剧增。运些硫酸亚铁由于含有铅、儒、铭、儘、儀等重金 属且溶解于水后使得水颜色变浑，影响水的品质，故需要妥善保存，需要耗费大量的±地和 管理费用。
[0005] 电池级屯水硫酸亚铁晶体对杂质和主含量要求都较高，都需要进行提纯。而目前 针对铁白粉厂铁白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级屯水硫酸亚铁晶体的工艺都很少提 及到除杂工艺，因此利用铁白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级屯水硫酸亚铁晶体的纯度 不够高，储存不便且时间短，所W如何提高利用铁白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级屯 水硫酸亚铁晶体的纯度问题是研究的方向。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决现有利用铁白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级屯水硫酸亚铁 晶体的纯度不够高的问题，而提供一种电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，可W得到的 产品纯度高且能方便长期储存，其中的杂质及=价铁含量低，同时成本低，工艺简单。
[0007] 本发明是通过W下方案实现的： 上述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，是W铁白粉生产副产物硫酸亚铁为原 料，采用除杂-过滤-结晶-烘干的工序，利用硫酸亚铁溶解度随溫度变化的差别来制备屯 水硫酸亚铁，其中的除杂工序是采用还原剂来将铁白粉生产副产物硫酸亚铁中的=价铁还 原成二价铁，同时加入硫化亚铁来除钻、儀、锋、铜、铅、儒等重金属离子，采用氣化物来除巧 儀离子。
[0008] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：除杂后得到的滤渣，加入酸将 硫酸亚铁W及其他可溶性物质洗涂出来，得到的酸性液返回做原料，得到的酸洗滤渣加入 碱洗涂，将氣化巧和氣化儀转化成氨氧化巧和氨氧化儀，而氣进入溶液中，将含氣溶液返回 做除杂用。
[0009] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，具体步骤如下： (1) 还原除杂，将铁白粉生产副产物硫酸亚铁加入去离子水中，配置成硫酸亚铁的浓度 为300-500g^，然后升溫至溫度为40-95°C，加入还原剂，维持过程的溫度为40-95°C，反应 1-4小时后，将硫酸亚铁溶液的抑提高到4-6,然后加入硫化亚铁粉末，在40-95°C下反应 1-3小时，再加入氣化物，在80-95°C下反应2-6小时； (2) 絮凝过滤，将反应结束后的溶液降溫至溫度为50-70°C，加入絮凝剂和助滤剂， 每立方的硫酸亚铁溶液中絮凝剂的加入量为0. 1-lg，娃藻±的加入量为1-化g，絮凝揽拌 10-120分钟后澄清5-60分钟，然后进行过滤，得到滤渣和硫酸亚铁滤液； (3) 冷却结晶，将过滤出的硫酸亚铁溶液加入结晶蓋内，冷却结晶，同时加入晶种，结 晶时揽拌转速为15-6化/min,降溫速度为1-5°C A，最终降溫至硫酸亚铁溶液的溫度为 5-35 °C ； (4) 固液分离和烘干，将结晶后的溶液放入固液分离设备中，分离至屯水硫酸亚铁晶体 的游离水含量《3%，得到的屯水硫酸亚铁母液返回步骤（1)，得到的屯水硫酸亚铁晶体在 真空烘干设备内烘干，真空度《-〇.〇75Mpa，烘干溫度为40-60°C，烘干至屯水硫酸亚铁的 含量 > 99. 7%; (5) 筛分包装，将烘干后的物料经过混料筛分后真空包装，筛分采用两级分级筛，上下 两层的筛网分别是10-20目和50-80目，筛上物返回步骤（1)溶解，筛下物返回步骤（3)做 晶种。
[0010] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述还原剂为亚硫酸、二氧化 硫、亚硫酸盐、铁粉、水合阱、盐酸径胺及抗坏血酸中的至少一种。
[0011] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述的硫化亚铁与硫酸亚铁 溶液中钻、儀、锋、铜、铅、儒离子的摩尔比为1:0. 6-0. 95。
[0012] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述氣化物为氣化锭、氣化 钢、氣化钟、氣化铁、氣化亚铁、氣化氨、氣化氨锭、氣化氨钢、氣化氨钟、氣化氨铁及氣化氨 亚铁中的至少一种；所述氣化物与所述硫酸亚铁溶液中巧儀的摩尔比为1:0. 5-0. 9。
[0013] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述絮凝剂为聚丙締酷胺、聚 氯化侣、聚合硫酸铁及聚合氯化铁中的至少一种；所述絮凝剂配置成溶液，该溶液的浓度为 0. 01-10。/抓t。
[0014] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述助滤剂为娃藻±、珍 珠岩、活性炭及纤维素中的至少一种；所述助滤剂配置成悬浊液，该悬浊液的浓度为 5-15〇/〇wt。
[0015] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述结晶过程加入酸调节 硫酸亚铁溶液的抑为0. 5-3. 5,该酸为硫酸、盐酸、醋酸、硝酸、氯酸及高氯酸中的至少一 种；加入晶种的溫度为40-55°C，每立方米的硫酸亚铁溶液加入屯水硫酸亚铁晶种的量为 IO-SOkgo
[0016] 所述的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：所述滤渣用浓度为 0.01-0. lmol/1的酸溶液洗涂，所述的滤渣与酸溶液的质量比为1:5-10 ;然后过滤，得到 的含亚铁的溶液返回做硫酸亚铁的原料，得到的洗酸滤渣在反应蓋内加入碱溶液浆化并在 60-95°C溫度下反应2-4小时后过滤，得到的滤液为含氣溶液，返回步骤（1)除杂，酸洗后的 滤渣与碱溶液的质量比为1:2-4,碱溶液的浓度为0. 5-2mol/l。
[0017] 有益效果： 本发明采用还原剂来将铁白粉生产副产物硫酸亚铁中的=价铁还原成二价铁，同时加 入硫化亚铁来除钻、儀、锋、铜、铅、儒等重金属离子，采用氣化物来除巧儀离子，从而用于提 纯硫酸亚铁溶液，再经过絮凝过滤得到纯净的硫酸亚铁溶液，经过结晶得到硫酸亚铁晶体， 通过加入晶种，可控制得到一定粒度的硫酸亚铁晶体，经过固液分离和真空烘干，控制烘干 后的物料屯水硫酸亚铁的主含量> 99. 7%，可使得屯水硫酸亚铁的性质更稳定，避免氧化， 采用真空包装可提高屯水硫酸亚铁的储存时间。除杂后得到的滤渣由于含有氣化巧、氣化 儀等，加入酸将硫酸亚铁W及其他可溶性物质洗涂出来，得到的酸性液由于含有大量的硫 酸亚铁溶液可返回做原料，得到的酸洗滤渣加入碱洗涂，将氣化巧和氣化儀转化成氨氧化 巧和氨氧化儀，而氣进入溶液中，将含氣溶液返回做除杂用。
[0018] 本发明的工艺简单，成本低，采用除杂-过滤-结晶-烘干的工序，利用硫酸亚铁 溶解度随溫度的差别来制备屯水硫酸亚铁，从而避免浓缩蒸发工序，避免了浓缩蒸发引起 的亚铁氧化和大量蒸汽的消耗，工艺简单，同时通过沉淀转化循环利用氣离子，成本低，减 少了危险废弃物的排放； 得到的产品纯度高，杂质含量低，能长期储存，=价铁含量低。采用硫化铁除重金属， 氣化物除巧儀，同时在结晶过程由于硫酸亚铁的过饱和度不高，可进一步避免杂质在屯水 硫酸亚铁上的析出和包裹，得到的屯水硫酸亚铁产品纯度高，杂质含量低。同时采用真空烘 干，避免烘干过程氧化，同时烘干后保证主含量> 99. 7%，可进一步提高产品的稳定性，再采 用真空包装，产品=价铁含量大大降低，储存时间也大大延长； 硫酸亚铁的回收率提高，将结晶后母液返