一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法与流程

本发明属于硫酸亚铁除杂污泥处理领域，具体涉及一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法。

背景技术：

1、硫酸亚铁除杂污泥来自磷酸铁生产行业中铁源制备环节中的硫酸亚铁除杂工序，该工序原料为钛白粉副产物七水硫酸亚铁晶体。由于该铁源成分复杂，不能直接使用，使用前需对硫酸亚铁溶液做除杂处理，行业内硫酸亚铁溶液除杂有两种方式：第一种是用铁粉调节溶液ph值；第二种是用氨水或者液碱调节溶液ph，使得al、ti、cu、ca等金属离子以沉淀的形式去除。该硫酸亚铁除杂污泥属于危废，目前的处理方式是花钱请有处理资质的环评机构进行处理，而环评机构处理的方式为掩埋处理，这样的处理方式不仅不能合理利用污泥里面的金属元素，而且会对地下水造成二次污染。根据行业经验，生产一吨无水磷酸铁产生的硫酸亚铁污泥为130～250公斤。根据隆众资讯统计，截至2022年8月国内磷酸铁总产能已达到109.7万吨，产生的硫酸亚铁除杂污泥将达到14.26～27.42万吨，如果直接拿去掩埋处理，将造成大量的土地和资源浪费。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法，包括以下步骤：向硫酸亚铁除杂污泥加水、酸液，进行酸浸反应，过滤，得滤液ⅰ；向滤液ⅰ中加入铁粉，搅拌反应，过滤，得滤液ⅱ；调节滤液ⅱ的ph至4.0～5.0，搅拌，过滤，得滤液ⅲ；向滤液ⅲ中加入除钙剂，搅拌反应，过滤，得滤液ⅳ；向滤液ⅳ中加入硫化钠反应，再加入絮凝剂，搅拌、静置、过滤，得硫酸亚铁溶液；调节上述硫酸亚铁溶液中铁浓度，并加入含有氧化剂的磷盐溶液，搅拌反应，经老化、过滤、洗涤，得二水磷酸铁滤饼；将上述二水磷酸铁滤饼烘干、煅烧、破碎、筛分、除铁、即得磷酸铁。

4、在其中一些实施例中，在酸浸反应中，进一步地，所述酸液为浓硫酸；硫酸亚铁除杂污泥的质量与水、浓硫酸质量之和的比为1：(2～5)；浓硫酸加入量为污泥中fe、ti、al摩尔量的1.05～1.5倍；酸浸反应温度为60～120℃、搅拌速度300～400rpm、反应时间为30～240min。

5、进一步优选的，硫酸亚铁除杂污泥的质量与水、浓硫酸质量之和的比为1：(2.5～3.5)；浓硫酸加入量为污泥中fe、ti、al摩尔量的1.1～1.3倍；酸浸反应温度为80～95℃、反应时间为60～120min。

6、进一步地，所述铁粉加入量和滤液ⅰ中fe3+、cu2+的物质的量的比值满足fe：(0.5fe3++cu2+)＝1.1～1.5:1，优选的，铁粉目数为100-150目。

7、进一步地，调节滤液ⅱ的ph值的物质为氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的任一种。

8、在其中一些实施例中，进一步地，所述除钙剂为氟化钠、氟化亚铁、氟化钾中的一种或多种。

9、进一步优选的，所述除钙剂的加入量满足：除钙剂中f与滤液ⅲ中钙的摩尔比符合1/2ca2+：f-＝1：(1.1～1.3)。

10、在其中一些实施例中，进一步地，所述硫化钠浓度为0.2mol/l,加入量为溶液质量的1～4％；所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺；所述阴离子型聚丙烯酰胺浓度为0.1～1wt％，加入量为溶液质量的3％～8％，充分搅拌均匀后静置，沉降20～48h.

11、进一步优选的，所述阴离子型聚丙烯酰胺浓度为0.2～0.5wt％，加入量为溶液质量的4.5％～6.5％，充分搅拌均匀后静置，沉降24～28h；

12、在其中一些实施例中，进一步地，调节硫酸亚铁溶液中铁浓度的物质为水；调节铁浓度之后，硫酸亚铁溶液中硫酸亚铁的浓度为10％～15％。

13、进一步地，所述含有氧化剂的磷盐溶液制备方法如下：将磷源和水混合，控制p浓度为6.7～8.0wt％，调节ph至6.5～7.5，过滤，向滤液中加入氧化剂和水，混合均匀，控制p含量为3.5-5.5％，即得。

14、进一步地，所述氧化剂为双氧水。

15、在其中一些实施例中，优选的，所述磷源包括磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵；所述双氧水浓度为20～30wt％。

16、进一步地，在得到滤液ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ时还分别得到滤渣ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ，将滤渣ⅰ、ⅱ分别用水洗涤，并将洗涤后的水回用至下一次酸浸反应；

17、将滤渣ⅲ、ⅳ混合，用水洗涤，洗涤水回用到下次酸浸反应。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、(1)本发明方案实现了硫酸亚铁除杂污泥资源的回收利用，制备出的磷酸铁可用于电池行业，解决了环境污染的同时，还产生了经济效益，适合大力推广；

20、(2)本发明方案中产生的洗涤水可实现循环利用，节约水资源的同时，还可以提高硫酸亚铁除杂污泥的利用率；

21、(3)本发明方案中间体系中亚铁含量较高，调节ph时采用氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵等的稀溶液，避免了用强碱(如氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液)调节带来的fe的损失，同时也避免了利用铁粉调节带来的高成本和长的反应时间。

技术特征：

1.一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸液为浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸中的任一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁粉加入量和滤液ⅰ中fe3+、cu2+的物质的量比值满足fe：(0.5fe3++cu2+)＝1.1～1.5:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节滤液ⅱ的ph值的物质为氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的任一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除钙剂为氟化钠、氟化亚铁、氟化钾中的任一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节硫酸亚铁溶液中铁浓度的物质为水。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有氧化剂的磷盐溶液制备方法如下：将磷源和水混合，控制p浓度为6.7～8.0wt％，调节ph至6.5～7.5，过滤，向滤液中加入氧化剂和水，混合均匀，控制p含量为3.5～5.5％，即得。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水。

10.根据权利要求1～9任一项所述的方法，其特征在于，在得到滤液ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ时还分别得到滤渣ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ，将滤渣ⅰ、ⅱ分别用水洗涤，并将洗涤后的水回用至下一次酸浸反应；

技术总结
本发明提供一种利用硫酸亚铁除杂污泥制备磷酸铁的方法，包括以下步骤：将硫酸亚铁除杂污泥进行酸浸反应，过滤，得滤液Ⅰ；向滤液Ⅰ中加入铁粉，搅拌反应，过滤，得滤液Ⅱ；调节滤液Ⅱ的pH至4.0‑5.0，过滤，得滤液Ⅲ；向滤液Ⅲ中加入除钙剂，过滤，得滤液Ⅳ；向滤液Ⅳ中加入硫化钠、絮凝剂，静置、过滤，得硫酸亚铁溶液；调节硫酸亚铁溶液中铁浓度，并加入含有氧化剂的磷盐溶液搅拌反应，经老化、过滤、洗涤，得二水磷酸铁滤饼，并将其烘干、煅烧、破碎、筛分、除铁、即得磷酸铁。本发明方案实现了硫酸亚铁除杂污泥资源的回收利用，且制备的无水磷酸铁可用于电池行业，解决了环境污染的同时，还产生了经济效益，适合大力推广。

技术研发人员：朱海霞,胡珊珊,刘婷
受保护的技术使用者：湖北锂宝新材料科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15