一种利用废弃磷化渣提取制备水合羟基磷酸铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业废渣综合利用技术领域，具体涉及一种利用废弃磷化渣提取制备水合羟基磷酸铁的方法。
【背景技术】
[0002]磷化是常用的表面处理技术，在汽车、化工、船舶、航天航空及家用电器等行业有着广泛应用。近些年，虽然磷化技术已经有很大进步，但随着社会经济的快速发展，其副产品磷化渣的产量也日益增加，全国年产磷化渣量可达几十万甚至上百万吨。磷化渣含有大量磷酸根，呈酸性，还含有对环境有污染的锌、锰、镍等离子，如对磷化渣处理不当，随意堆放，会对环境造成严重危害，破坏生态平衡。
[0003]水合羟基磷酸铁是一种重要的工业原料，用作催化剂及制造陶瓷的原料，也可作为制造磷酸铁锂电池的电极材料。将固废磷化渣处理综合处理后，从中提取水合羟基磷酸铁不仅可以实现危险废物的无害化，减少对环境和生态系统的破坏，也可以实现资源的再利用。例如CN 103832990 A就公开了一种利用盐酸溶解磷化渣，并用氢氧化钠去除杂离子，从而得到纯度较高的磷酸铁的方法，该方法存在操作过程较为复杂、酸碱废水产生量较大等问题。
[0004]因此，开发一种操作简单，易于控制并且二次污染较小的磷化渣处理方法并回收利用其中的磷酸铁主成分具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单的利用废弃磷化渣提取制备水合羟基磷酸铁的方法，该方法得到的水合羟基磷酸铁纯度较高，可作为功能材料用于制备防腐涂料、絮凝剂，或者作为制备磷酸铁锂电池电极的原料
本发明具体技术方案如下。
本发明提供一种利用废弃磷化渣提取制备水合羟基磷酸铁的方法，其采用水热法从废弃磷化渣中提取制备水合羟基磷酸铁；其中，水热反应的溶剂由水以及溶剂A组成，所述溶剂A选自乙醇、乙酸、草酸饱和溶液、磷酸、氨水(25%?28%)和有机胺中的任意一种。
[0006]本发明的水热反应中，磷化渣和水的重量比为1: 0.5~1:5 ;水和溶剂A的体积比为1:0.01- 1:2 ;水热反应温度为60°C -350°C ;水热反应时间为1~24小时。
[0007]本发明中，所述水热反应中，所述氨水的质量百分浓度为25%?28%，采用的有机胺为乙胺或者六亚甲基四胺。
[0008]本发明的水热反应前，包括将废弃磷化渣进行干燥、研磨的预处理步骤。
[0009]本发明的水热反应后，包括自然冷却、抽滤、收集滤饼洗涤，干燥和研磨的后处理步骤。
[0010]本发明水热反应前，干燥步骤在室温至150°C的温度下进行。
[0011]本发明水热反应后，干燥步骤在室温至250°C的温度下进行。
[0012]本发明的有益效果在于:通过本发明提取的水合羟基磷酸铁具有较高的纯度，纯度最高可达90%以上，可作为防腐涂料和防锈漆的原料。该发明实现了危险废物磷化渣的无害化处理，减少对环境和生态系统的破坏，从磷化渣中提取了水合羟基磷酸铁，创造了经济效益。
【附图说明】
[0013]图1是实施例1以乙酸作为溶剂制备的水合羟基磷酸铁的Sffl图谱。
[0014]图2是实施例1以乙酸作为溶剂制备的水合羟基磷酸铁的XRD图谱。
[0015]图3是实施例5以氨水作为溶剂制备的水合羟基磷酸铁的SEM图谱。
[0016]图4是实施例6以六亚甲基四胺作为溶剂制备的水合羟基磷酸铁的SEM图谱。
【具体实施方式】
[0017]下面通过具体实例来进一步说明本发明。
[0018]实施例1
本实施例中，首先将对钢铁进行磷化处理所产生的沉淀物质一一磷化渣在鼓风干燥箱中于90°C下干燥处理12小时，研磨至100目；称取50g经过预处理的磷化渣于反应釜中，加入30g蒸馏水，搅拌混合均匀。然后向上述混合液中加入20g乙酸，混合均匀后，在200°C下恒温反应6小时。待反应釜冷却后，将其中混合料用真空抽滤机抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至中性；将所得滤饼在100°C下干燥10小时，研磨至200目，即得到水合羟基磷酸铁粉末，根据水热反应前后样品质量，羟基磷酸铁产率约为78.48%。
[0019]实施例1所得样品的SEM图片如图1所示。从SEM图片上看，合成的水合羟基磷酸铁呈正八面体，且表面光滑，大小也比较均匀，表明采用水热法能够得到形貌较好的水合羟基磷酸铁。所得样品的XRD图谱如图2所示，通过jade分析软件对图谱进行物相分析，所得样品的XRD图谱与水合羟基磷酸铁的标准图谱完全匹配，从图中可以看出在2 Θ =26.5°和28°左右有较强的衍射峰，并且杂质峰较少，说明水热法合成的水合羟基磷酸铁结晶度较高，结构较为理想。
[0020]实施例1所得到的羟基磷酸铁纯度较高，可达到90%以上，颗粒大小均匀程度高，在水中溶解物较少，并且该物质除与热盐酸反应外，不与其他酸反应，具有良好的耐水性、耐碱性，可应用于防腐涂料、防锈颜料领域中。
[0021]实施例2
本实施例中，将磷化渣在鼓风干燥箱中于90°C下干燥处理12小时，研磨至100目；称取50g经过预处理的磷化渣于反应釜中，加入50g蒸馏水，搅拌混合均匀。然后向上述混合液中加入50g无水乙醇，混合均匀后，在350°C下恒温反应1小时。待反应釜冷却后，将其中混合料用真空抽滤机抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至中性；将所得滤饼在120°C下干燥8小时，研磨至200目，得到水合羟基磷酸铁粉末，产率约为70.55%。利用本实施例中的实验条件得到的羟基磷酸铁表面较为光滑，呈八面体结构，纯度能够达到80%，可满足一般防锈颜料性能要求。
[0022]实施例3
本实施例中，将磷化渣在鼓风干燥箱中于90°C下干燥处理12小时，研磨至100目；称取50g经过预处理的磷化渣于反应釜中，加入20g蒸馏水，搅拌混合均匀。然后称取10g草酸晶体于烧杯中，加入30g蒸馏水，微热使草酸完全溶解，将草酸溶液缓慢加到上述反应釜中的磷化渣混合液中，混合均匀后，在100°C下恒温反应20小时。待反应釜冷却后，将其中混合料用真空抽滤机抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至中性；将所得滤饼在90°C下干燥12小时，研磨至200目，得到水合羟基磷酸铁粉末，产率约为84.62%。本实施例得到的样品类似球状，由圆柱体堆积而成，表面凹凸不平。
[0023]实施例4
本实施例中，将磷化渣在鼓风干燥箱中于90°C下干燥处理12小时，研磨至100目；称取50g经过预处理的磷化渣于反应釜中，加入200g蒸馏水，搅拌混合均匀。然后向上述混合液中加入5g质量分数为85%的浓磷酸，混合均匀后，在300°C下恒温反应2小时。待反应釜冷却后，将其中混合料用真空抽滤机抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至中性；将所得滤饼在110°C下干燥10小时，研磨至200目，即得到纯度较高的水合羟基磷酸铁粉末，产率约为72.36%，纯度可达到80%左右，样品表面比较光滑，形状呈八面体，大小比较均匀，进一步提高纯度后可应用于防锈涂料中。
[0024]实施例5
本实施例中，将磷化渣在鼓风干燥箱中于90°C下干燥处理12小时，研磨至100目；称取50g经过预处理的磷化渣于反应釜中，加入100g蒸馏水，搅拌混合均匀。然后向上述混合液中加入100g氨水(25%?28%)，混合均匀后，在60°C下恒温反应24小时。待反应釜冷却后，将其中混合料用真空抽滤机抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至中性；将所得滤饼在50°C下干燥24小时，研磨至200目，得到水合羟基磷酸铁粉末，产率约为88.28%。
[0025]实施例5所得水合羟基磷酸铁的SEM图谱分别如图3所示。从SEM图片看，合成的水合羟基磷酸铁呈不规则状，表面由片层堆积而成。
[0026]实施例6
本实施例中，将磷化渣在鼓风干燥箱中于90°C下干燥处理12小时，研磨至100目；称取50g经过预处理的磷化渣于反应釜中，加入50g蒸馏水，搅拌混合均匀。然后向上述混合液中加入lg六亚甲基四胺，混合均匀后，在150°C下恒温反应15小时。待反应釜冷却后，将其中混合料用真空抽滤机抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至中性；将所得滤饼在100°C下干燥10小时，研磨至200目，得到水合羟基磷酸铁粉末，产率约为80.85%。
[0027]实施例6所得水合羟基磷酸铁的Sffl图谱如图4所示。从Sffl图片看，合成的水合羟基磷酸铁基本呈八面体，表面较为光滑，但是晶体大小差异较大。该实施例的XRD图谱测试表明其所得到的样品纯度可达到60%。进一步纯化可用于防锈颜料。
【主权项】
1.一种利用废弃磷化渣提取制备水合羟基磷酸铁的方法，其特征在于，其采用水热法从废弃磷化渣中提取制备水合羟基磷酸铁；其中，水热反应的溶剂由水以及溶剂A组成，所述溶剂A选自乙醇、乙酸、草酸饱和溶液、磷酸、氨水或有机胺中的任意一种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水热反应中，磷化渣和水的重量比为1:0.5~1:5 ;水和溶剂A的体积比为1:0.01- 1:2 ;水热反应温度为60。。?350。。;水热反应时间为1~24小时。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨水的质量百分浓度为25%?28%，所述有机胺为乙胺或者六亚甲基四胺。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:水热反应前，包括将废弃磷化渣进行干燥、研磨的预处理步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:水热反应后，包括自然冷却、抽滤、收集滤饼洗涤、干燥和研磨的后处理步骤。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:干燥步骤在室温至150°C的温度下进行。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:干燥步骤在室温至250°C的温度下进行。
【专利摘要】本发明属于工业废渣综合利用技术领域，具体为一种利用废弃磷化渣提取制备水合羟基磷酸铁的方法。本发明采用水热法，通过调节不同的水热温度及加入不同的溶剂，获得具有不同形貌、不同结构的系列水合羟基磷酸铁材料。包括如下步骤：在经过预处理的磷化渣中加入蒸馏水，搅拌混合均匀；然后在反应釜中加入一定量的溶剂，搅拌均匀，将反应釜恒温水热反应一定时间；反应釜冷却后，抽滤，干燥，研磨，即得到水合羟基磷酸铁。该方法工艺简单，易于控制。利用该方法提取得到的水合羟基磷酸铁纯度较高，可作为功能材料用于制备防腐涂料、絮凝剂，或者作为制备磷酸铁锂电池电极的原料。
【IPC分类】B09B3/00, C01B25/37
【公开号】CN105236375
【申请号】CN201510593079
【发明人】王利军, 刘旗
【申请人】上海第二工业大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月17日