一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法_2

文档序号:9538386阅读:来源:国知局
回配料,将过滤滤渣洗涂得到的洗涂液也返 回配料,硫酸亚铁的回收率大大提高。
【具体实施方式】
[0019] 本发明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,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%,最后采用真空包装。
[0020] 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。
[0021] 上述制备方法的具体步骤如下: (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《-0. 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。
[0022] 上述步骤(1)中还原剂为亚硫酸、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;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,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、氣化氨亚铁中的至少一种,氣化物与硫酸亚铁溶液中巧儀的摩 尔比为 1:0. 5-0. 9。
[0023] 上述步骤(2)中,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;絮凝剂配置成溶液,絮凝剂溶液的浓度为0. 01-10%wt ; 助滤剂为娃藻±、珍珠岩、活性炭及纤维素中的至少一种;助滤剂配置成悬浊液,助滤 剂悬浊液的浓度为5-15%wt ; 过滤设备为压滤机、带式过滤器、精密过滤器及陶瓷膜过滤器中的至少一种。
[0024] 上述步骤(3)中,结晶过程加入酸调节硫酸亚铁溶液的抑为0. 5-3. 5,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10-50kg。
[00巧]滤渣用浓度为0. 01-0. lmol/1的酸溶液洗涂,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,然后在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。
[0026] 本发明采用除杂-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,将结晶后母液返回配料,将过滤滤渣洗涂得到的洗涂液也返 回配料,硫酸亚铁的回收率大大提高。
[0027]下面结合具体的实例,对本发明的电池级屯水硫酸亚铁晶体的制备方法进行描述 和说明,目的是为了公众更好的理解本发明的技术内容,而不是对所述技术内容的限制,在 相同或近似的原理下,对所述工艺步骤进行的改进,包括反应条件、所用试剂改进和替换, 达到相同的目的,则都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。
[0028] 实施例一 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,采用W下步骤: (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415g^,然后升溫至溫度为60°C,加入还原剂,维持过程的溫度为60°C,反应2小时后,将 硫酸亚铁溶液的pH提高到4. 2,然后加入硫化亚铁粉末,在55°C下反应2小时,再加入氣化 物,在86°C下反应4小时; (2) 絮凝过滤,将反应结束后的溶液降溫至溫度为60°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. 3g,娃藻±的加入量为化g,絮凝揽拌30分钟后澄 清30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3虹/min,降溫速度为2°C A,最终降溫至硫酸亚铁溶液的溫度为20°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《-0. 〇75Mpa,烘干溫度为50°C,烘干至屯水硫酸亚铁的含量 ^ 99. 7%〇
[0029](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15目和60目,筛上物返回步骤(1)溶解,筛下物返回步骤(3)做晶 种。
[0030]步骤(1)中还原剂为铁粉,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. 79,氣化物为氣化锭,氣化物与硫酸亚铁溶液中巧儀的摩尔比为1:0. 7。
[0031] 步骤(2)中絮凝剂为聚丙締酷胺,助滤剂为娃藻±,絮凝剂配置成溶液,絮凝剂溶 液的浓度为0. 〇5%wt,助滤剂配置成悬浊液,助滤剂悬浊液的浓度为10%wt,过滤设备为压 滤机。
[0032] 步骤(3)中结晶过程加入酸调节硫酸亚铁溶液的抑为1. 0,酸为硫酸,加入晶种的 溫度为40°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30kg。
[0033] 滤渣用浓度为0. 05mol/l的酸溶液洗涂,滤渣与酸溶液的质量比为1:8,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然 后在80°C反应3小时,然后过滤,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1:3,碱溶液的浓度为lmol/1。
[0034] 最终得到的电池级屯水硫酸亚铁晶体的指标如下:
实施例二 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,采用W下步骤: (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430g^,然后升溫至溫度为70°C,加入还原剂,维持过程的溫度为70°C,反应2小时后, 将硫酸亚铁溶液的pH提高到5,然后加入硫化亚铁粉末,在70°C下反应2小时,再加入氣化 物,在9rc下反应5小时; (2) 絮凝过滤,将反应结束后的溶液降溫至溫度为65°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. 8g,娃藻±的加入量为3kg,絮凝揽拌60分钟后澄 清50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
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