一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法与流程

1.一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，属于无机铁盐制备技术领域。

背景技术：

2.以磷酸铁作为前驱体制备的磷酸铁锂的方法目前已成为磷酸铁锂生产厂家的主流生产工艺，所得磷酸铁锂具有比容量高、纯度高、压实密实高等优点。而且其生产工艺又具有工艺简单、成本低等优点。而目前磷酸铁的主要制备方法主要包括以下两种：
3.第一种方法是：以硝酸铁或者氯化铁作为铁源，磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸或者磷酸氢二钠一种或多种作为磷源进行反应制备出磷酸铁。但由于三价铁盐成本过高，无法满足目前低成本磷酸铁市场要求，该路线已逐渐被生产厂家所舍弃；第二种方法是以硫酸亚铁(硫酸亚铁可由硫酸溶解铁以及钛白粉的副产物制得)为铁源，磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸或者磷酸氢二氢钠一种或多种作为磷源，通过加入双氧水氧化制备磷酸铁，是目前磷酸铁厂家主流工艺，然而该工艺不可避免的存在副产物铵盐(硫酸铵)，同时大量的硫酸根易吸附在磷酸铁表面，不易洗涤，为了降低磷酸铁中的硫含量洗涤过程中往往需使用大量的水，环保处理成本较高，且过高硫的存在一定程度上会影响磷酸铁锂的性能，同时在制备磷酸铁锂的过程中释放出二氧化硫气体，造成环境污染。
4.中国专利cn105480960公开了一种磷酸铁制备方法，该方法是将铁置于磷酸溶液中，加热进行化铁反应，得到含fe(h2po4)2的反应液，再向反应液加入过氧化氢进行氧化反应，同时加入聚乙二醇继续搅拌，使fe(h2po4)2反应生成磷酸铁，然后向磷酸铁液加入蒸馏水，进行水解反应，对水解后的料液进行固液分离，并对固相洗涤至ph值达到近中性，甩干得到固体磷酸铁，最后对甩干后的固体磷酸铁依次进行干燥、脱水，形成脱水磷酸铁；上述制备方法以纯铁为原料，以磷酸为磷源，虽可避免杂质的引入，但该方法采用双氧水作为氧化剂，双氧水与含有亚铁的磷酸溶液混合时，在搅拌下所形成的体系虽为均相体系，但双氧水加入时系呈细流加入，加料过程易受流体流动的影响，形成一定的浓度梯度，导致双氧水浓度高的区域磷酸铁颗粒的生成速率高于双氧水浓度低的区域磷酸铁颗粒的生成速率，反应体系由均相反应转化为液-固相反应，磷酸铁固相的形成可引起固-液相物质之间传质不均匀，造成磷酸铁颗粒因氧化反应速率差异引起颗粒大小出现差异，导致生成的磷酸铁粒径分布不均，造成压实密度较低，无法用于高性能锂电池的制备；另外，该方法添加的聚乙二醇分散剂残留于产品中，会降低产品的纯度，而采用通过加水调节ph值，耗水量也较大。
5.还有中国专利cn201811137344.1一种高纯度高压实电池级磷酸铁的制备方法，该方法是先将一定量的铁及质量浓度为15-35％的磷酸在40-100℃下反应生成含有亚铁离子的磷酸溶液，再加热料液至60-100℃后，加入络合剂并通入臭氧氧化3.5-7.5小时得到磷酸铁浆料，过滤浆料，将滤饼反复洗涤、过滤至滤液呈中性，然后将收集到的固体干燥2-4小时后在400-600℃下煅烧2-4小时，得到所需磷酸铁，其中络合剂为乙二胺、三乙醇胺、2-羟基乙胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺、琥珀酰胺、丙二酰胺中的一种或多种。该方法获得的磷酸铁中铁磷比0.96-0.99、d95粒度为78-150纳米、压实密度2.40-2.50克/立方厘米，且该制备方
法中中除络合剂外基本没有引入其它杂质。但是该制备方法需要多次加热，且每一步的反应时间都长达数小时，在实际的工业生产中生产效率较低，能耗也较高，并不适合大规模的工业化推广。

技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种生产效率高、能耗低的低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于，制备步骤为：
8.1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐内按摩尔比9～15:1配置混酸，混酸的总质量浓度为20％～30％；
9.2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐顶部的铁料储罐内，并通过铁料储罐出料口处的卸料闭风器定速向置换反应罐内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸打入置换反应罐与铁粉或铁屑反应；
10.3)亚铁氧化：置换反应罐顶部的溢流口溢流出上清液自流入臭氧氧化罐，臭氧氧化罐内搅拌的同时通入过量的臭氧；
11.4)物料沉降：臭氧氧化罐放料进入沉降池，同时向沉降池中加入络合剂，在沉降池中完成自然沉降；沉降池的上清液返回至配酸罐中循环使用；沉降池的沉降物从沉降物出口排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。
12.本发明中利用一定配比的硝酸和磷酸组成的混合酸与铁粉或反应铁屑，相较于单纯的磷酸，混合酸中h
+
浓度远高于po
43+
的浓度，有利于亚铁制备中置换反应的进行，能够在常温下达到更快的反应速率。
13.本发明中设计的置换反应罐采用连续进料连续出料的方式，实现了亚铁盐反应过程的连续进行，利于工业实施的自动化进行。亚铁氧化后在沉降罐中加入络合剂后沉降分离。
14.沉降池中po
43+
发生沉降后，po
43+
本身的浓度会降至非常低，沉降池中会形成硝酸溶液的环境。因为磷酸铁不溶于硝酸，该环境更有利于沉降，所得磷酸铁的压实密度更大。
15.沉降池中的上清液中的硝酸与过量的铁离子返回配酸罐循环使用。因为整个制备过程中硝酸基本没有损耗，仅需要再补充磷酸即可再次完成配酸。本发明中的硝酸达到类似催化剂的效果，仅仅加快反应速率而自身不会损耗；而且利用磷酸铁不溶于硝酸的特性又能能够促进磷酸铁沉降。
16.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，步骤1)中所述的混酸中硝酸和磷酸的摩尔比为11～12:1，混酸的总质量浓度为23％～26％。优选的混酸的配比，既能更好的保证反应速率，又能保证沉降时磷的络合率，提高单次产率。
17.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的置换反应罐内设置有滤网，铁料储罐出料口通过下料管延伸至滤网以下。置换反应罐内设置滤网，防止未反应的铁粉或铁屑从上清液进入后序装置。
18.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的置换反应罐内反应体系中保持h
+
与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比为15:4～6。本发明中在整个过
程中保持h
+
相对于铁的绝对过量，通过提高h
+
浓度提高反应速率，无需加热即能保持高效的制备。而得到fe
3+
相对于po
43+
又能够保持过量，更有利于络合反应的正向进行，提高po
43+
的反应率，促进沉淀得到的压实更高磷酸铁产品。
19.反应体系中的h
+
与fe的摩尔比需要通过从置换反应罐内定期的取样测定来判断，并调整加入铁或酸的速率。因为硝酸循环使用，铁又有滤网阻止进入下一工序，反应体系中主要需要保持硝酸和铁的过量，具体的配比不需要很精确，只需保持在一定的范围内即可，并不需要保持在某一个特定的配比。
20.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的臭氧氧化罐前设有上清液暂存罐，置换反应罐顶部的溢流口溢流出上清液先进入上清液暂存罐，再从上清液暂存罐中分批打入臭氧氧化罐内。置换反应罐顶部连续采出的上清液，在上清液暂存罐内上清液的积累时间内，臭氧氧化罐内能够进行较彻底的氧化，保证亚铁的氧化率。上清液暂存罐的增加使本发明更加适应工业化应用。
21.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的臭氧氧化罐通过放料管路连接沉降池，所述的放料管路上设有文丘里进料器，文丘里进料器的进料口上连接有络合剂储罐；所述的络合剂经文丘里进料器进入放料管路。利用文丘里进料器，实现络合剂的无动力自动添加，适应工业化生产。
22.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的放料管路上先后设有文丘里进料器和管道混料器，所述的络合剂经文丘里进料器进入放料管路后经管道混料器与臭氧氧化罐所放物料混合后共同进入沉降池沉降。络合剂与物料通过管道混料器混合均匀后再进入沉降池沉降，沉降物粒度更加均匀，得到的磷酸铁产品的压实度更高。
23.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的配酸罐上连接有补水管路和补酸管路，所述的补酸管路通过泵前三通连接在配酸罐与酸转运泵的连接管路上；所述的酸转运泵的出口管路上通过泵后三通连接有循环管路，循环管路连接回配酸罐，泵前三通和泵后三通连接的各段管路上均设有阀门。酸转运泵上的管路设计，能够使酸转运泵既能够为后序的置换反应罐供酸，也能够用来为配酸罐补充加酸。还能通过阀门大小的控制调节为置换反应罐的供酸速率。同时酸转运泵也能为配酸罐自身打循环实现混料的功能。
24.优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的络合剂为乙二胺四甲叉磷酸盐(edtmps)、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐(detpmps)、胺三甲叉磷酸盐中的一种或者两种以上的任意比例复配络合剂；络合剂的加入量为臭氧氧化罐所放料质量的0.1％～0.2％。本发明所选的络合剂能适应本发明的低ph酸性环境，用量小，磷酸铁沉降彻底，单次转化率高。产品洗涤时可利用热水洗涤，收集洗涤液后，冷却结晶能够回收部分络合剂。
25.更优选的一种上述低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，所述的络合剂为乙二胺四甲叉磷酸盐和胺三甲叉磷酸盐按质量比10：1～7的复配络合剂；络合剂的加入量为臭氧氧化罐所放料质量的0.13％～0.16％。优选的复配络合剂配比对本发明的低ph酸性环境适应性更好，络合效果更好。
26.与现有技术相比，本发明的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法所具有的有益效果是：本发明中利用一定配比的硝酸和磷酸组成的混合酸与铁粉或反应铁屑，
相较于单纯的磷酸，混合酸中h
+
浓度远高于po
43+
的浓度，有利于亚铁制备中置换反应的进行，能够在常温下达到更快的反应速率。
27.本发明中设计的置换反应罐采用连续进料连续出料的方式，实现了亚铁盐反应过程的连续进行，利于工业实施的自动化进行。亚铁氧化后在沉降罐中加入络合剂后沉降分离。沉降池中po
43+
发生沉降后，po
43+
本身的浓度会降至非常低，沉降池中会形成硝酸溶液的环境。因为磷酸铁不溶于硝酸，该环境更有利于沉降，所得磷酸铁的压实密度更大。沉降池中的上清液中的硝酸与过量的铁离子返回配酸罐循环使用。因为整个制备过程中硝酸基本没有损耗，仅需要再补充磷酸即可再次完成配酸。本发明中的硝酸达到类似催化剂的效果，仅仅加快反应速率而自身不会损耗；而且利用磷酸铁不溶于硝酸的特性又能能够促进磷酸铁沉降。
28.本发明中在整个过程中保持h
+
相对于铁的绝对过量，通过提高h
+
浓度提高反应速率，无需加热即能保持高效的制备。而得到fe
3+
相对于po
43+
又能够保持过量，更有利于络合反应的正向进行，提高po
43+
的反应率，促进沉淀得到的压实更高磷酸铁产品。
附图说明
29.图1为本发明的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法的流程示意图。
30.其中，1、置换反应罐 101、滤网 2、铁料储罐 201、卸料闭风器 3、臭氧氧化罐 4、臭氧发生器 5、络合剂储罐 6、文丘里进料器 7、管道混料器 8、沉降池 801、沉降物出口 9、清液泵 10、配酸罐 1001、补水管路 1002、补酸管路 11、酸转运泵。
具体实施方式
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.下面参照附图1并结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
34.实施例1
35.1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐10内按摩尔比12:1配置混酸，混酸的总质量浓度为25％；
36.2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐1顶部的铁料储罐2内，置换反应罐1内设置有滤网101，铁料储罐2出料口通过下料管延伸至滤网101以下，通过铁料储罐2出料口处的卸料闭风器201定速向置换反应罐1内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸通过酸转运泵11打入置换反应罐1与铁粉或铁屑反应，通过混酸和铁的加料速率控制反应体系中保持h
+
与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比保持在15:4.5～5之间；
37.3)亚铁氧化：置换反应罐1顶部的溢流口溢流出上清液自流入先进入上清液暂存罐，从上清液暂存罐中将上清液分批打入臭氧氧化罐3内，臭氧氧化罐3内搅拌的同时利用臭氧发生器4通入过量的臭氧，将亚铁氧化；
38.4)物料沉降：臭氧氧化罐3通过放料管路连接沉降池8，放料管路上设有文丘里进料器6，文丘里进料器6的进料口上连接有络合剂储罐5，络合剂储罐5内预存有乙二胺四甲叉磷酸钠和胺三甲叉磷酸钠按质量比10：4复配的络合剂；络合剂经文丘里进料器6进入放料管路，络合剂的加入量为臭氧氧化罐3单次放料质量的0.15％；然后经管道混料器7与物料混合后共同进入沉降池8中完成自然沉降；沉降池8的上清液利用清液泵9打回至配酸罐10中循环使用；沉降池8的沉降物从沉降物出口801排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。所得电池级磷酸铁经测定，铁含量29.4％，铁磷比0.996，杂质总残留量＜0.006％，d95粒度为126纳米，压实密度为2.51克/立方厘米。
39.实施例2
40.1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐10内按摩尔比12:1配置混酸，混酸的总质量浓度为23％；
41.2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐1顶部的铁料储罐2内，置换反应罐1内设置有滤网101，铁料储罐2出料口通过下料管延伸至滤网101以下，通过铁料储罐2出料口处的卸料闭风器201定速向置换反应罐1内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸通过酸转运泵11打入置换反应罐1与铁粉或铁屑反应，通过混酸和铁的加料速率控制反应体系中保持h
+
与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比保持在15:5～5.5之间；
42.3)亚铁氧化：置换反应罐1顶部的溢流口溢流出上清液自流入先进入上清液暂存罐，从上清液暂存罐中将上清液分批打入臭氧氧化罐3内，臭氧氧化罐3内搅拌的同时利用臭氧发生器4通入过量的臭氧，将亚铁氧化；
43.4)物料沉降：臭氧氧化罐3通过放料管路连接沉降池8，放料管路上设有文丘里进料器6，文丘里进料器6的进料口上连接有络合剂储罐5，络合剂储罐5内预存有乙二胺四甲叉磷酸钠和胺三甲叉磷酸钠按质量比10：7复配的络合剂；络合剂经文丘里进料器6进入放料管路，络合剂的加入量为臭氧氧化罐3所放料质量的0.13％；然后经管道混料器7与物料混合后共同进入沉降池8中完成自然沉降；沉降池8的上清液利用清液泵9打回至配酸罐10中循环使用；沉降池8的沉降物从沉降物出口801排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。所得电池级磷酸铁经测定，铁磷比0.994，杂质总残留量＜0.006％，d95粒度为127纳米，压实密度为2.48克/立方厘米。
44.实施例3
45.1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐10内按摩尔比11:1配置混酸，混酸的总质量浓度为26％；
46.2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐1顶部的铁料储罐2内，置换反应罐1内设置有滤网101，铁料储罐2出料口通过下料管延伸至滤网101以下，通过铁料储罐2出料口处的卸料闭风器201定速向置换反应罐1内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸通过酸转运泵11打入置换反应罐1与铁粉或铁屑反应，通过混酸和铁的加料速率控制反应体系中保持h
+
与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比保持在15:5～5.5之间；
47.3)亚铁氧化：置换反应罐1顶部的溢流口溢流出上清液自流入先进入上清液暂存
罐，从上清液暂存罐中将上清液分批打入臭氧氧化罐3内，臭氧氧化罐3内搅拌的同时利用臭氧发生器4通入过量的臭氧，将亚铁氧化；
48.4)物料沉降：臭氧氧化罐3通过放料管路连接沉降池8，放料管路上设有文丘里进料器6，文丘里进料器6的进料口上连接有络合剂储罐5，络合剂储罐5内预存有乙二胺四甲叉磷酸钠和胺三甲叉磷酸钠按质量比10：1复配的络合剂；络合剂经文丘里进料器6进入放料管路，络合剂的加入量为臭氧氧化罐3所放料质量的0.16％；然后经管道混料器7与物料混合后共同进入沉降池8中完成自然沉降；沉降池8的上清液利用清液泵9打回至配酸罐10中循环使用；沉降池8的沉降物从沉降物出口801排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。所得电池级磷酸铁经测定，铁磷比0.991，杂质总残留量＜0.006％，d95粒度为129纳米，压实密度为2.46克/立方厘米。
49.实施例4
50.1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐10内按摩尔比9:1配置混酸，混酸的总质量浓度为30％；
51.2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐1顶部的铁料储罐2内，置换反应罐1内设置有滤网101，铁料储罐2出料口通过下料管延伸至滤网101以下，通过铁料储罐2出料口处的卸料闭风器201定速向置换反应罐1内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸通过酸转运泵11打入置换反应罐1与铁粉或铁屑反应，通过混酸和铁的加料速率控制反应体系中保持h
+
与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比保持在15:4～4.5之间；
52.3)亚铁氧化：置换反应罐1顶部的溢流口溢流出上清液自流入先进入上清液暂存罐，从上清液暂存罐中将上清液分批打入臭氧氧化罐3内，臭氧氧化罐3内搅拌的同时利用臭氧发生器4通入过量的臭氧，将亚铁氧化；
53.4)物料沉降：臭氧氧化罐3通过放料管路连接沉降池8，放料管路上设有文丘里进料器6，文丘里进料器6的进料口上连接有络合剂储罐5，络合剂储罐5内预存有乙二胺四甲叉磷酸钠络合剂；络合剂经文丘里进料器6进入放料管路，络合剂的加入量为臭氧氧化罐3所放料质量的0.1％；然后经管道混料器7与物料混合后共同进入沉降池8中完成自然沉降；沉降池8的上清液利用清液泵9打回至配酸罐10中循环使用；沉降池8的沉降物从沉降物出口801排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。所得电池级磷酸铁经测定，铁磷比0.989，杂质总残留量＜0.006％，d95粒度为134纳米，压实密度为2.41克/立方厘米。
54.实施例5
55.1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐10内按摩尔比15:1配置混酸，混酸的总质量浓度为20％；
56.2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐1顶部的铁料储罐2内，置换反应罐1内设置有滤网101，铁料储罐2出料口通过下料管延伸至滤网101以下，通过铁料储罐2出料口处的卸料闭风器201定速向置换反应罐1内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸通过酸转运泵11打入置换反应罐1与铁粉或铁屑反应，通过混酸和铁的加料速率控制反应体系中保持h
+
与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比保持在15:5.5～6；
57.3)亚铁氧化：置换反应罐1顶部的溢流口溢流出上清液自流入先进入上清液暂存罐，从上清液暂存罐中将上清液分批打入臭氧氧化罐3内，臭氧氧化罐3内搅拌的同时利用臭氧发生器4通入过量的臭氧，将亚铁氧化；
58.4)物料沉降：臭氧氧化罐3通过放料管路连接沉降池8，放料管路上设有文丘里进料器6，文丘里进料器6的进料口上连接有络合剂储罐5，络合剂储罐5内预存有二乙烯三胺五甲叉膦酸钠络合剂；络合剂经文丘里进料器6进入放料管路，络合剂的加入量为臭氧氧化罐3所放料质量的0.2％；然后经管道混料器7与物料混合后共同进入沉降池8中完成自然沉降；沉降池8的上清液利用清液泵9打回至配酸罐10中循环使用；沉降池8的沉降物从沉降物出口801排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。所得电池级磷酸铁经测定，铁磷比0.987，杂质总残留量＜0.006％，d95粒度为130纳米，压实密度为2.43克/立方厘米。
59.对比例1
60.工艺流程及工艺条件同实施例1，不同的是：步骤1)配置的混酸中硝酸和磷酸的摩尔比为1:1，混酸的总质量浓度仍为25％。此例中磷酸的量增加，置换反应罐1内的反应速率明显降低，沉降池8中磷酸浓度同样增加，沉降速率和沉降率受到影响，单次收率降低，所得磷酸铁d95粒度为278纳米，压实密度为1.78克/立方厘米。
61.对比例2
62.工艺流程及工艺条件同实施例1，不同的是：步骤4)中所用的络合剂为相同量的乙二胺。此例中，络合剂乙二胺不适应沉降池8中的低ph环境，络合效果不明显，收率较低。所得磷酸铁d95粒度为196纳米，压实密度为2.13克/立方厘米。
63.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于，制备步骤为：1)配置混酸：将硝酸和磷酸在配酸罐(10)内按摩尔比9～15:1配置混酸，混酸的总质量浓度为20％～30％；2)亚铁制备：铁粉或铁屑预装在置换反应罐(1)顶部的铁料储罐(2)内，并通过铁料储罐(2)出料口处的卸料闭风器(201)定速向置换反应罐(1)内加入铁粉或铁屑；步骤1)配置的混酸打入置换反应罐(1)与铁粉或铁屑反应；3)亚铁氧化：置换反应罐(1)顶部的溢流口溢流出上清液自流入臭氧氧化罐(3)，臭氧氧化罐(3)内搅拌的同时通入过量的臭氧；4)物料沉降：臭氧氧化罐(3)放料进入沉降池(8)，同时向沉降池(8)中加入络合剂，在沉降池(8)中完成自然沉降；沉降池(8)的上清液返回至配酸罐(10)中循环使用；沉降池(8)的沉降物从沉降物出口(801)排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。2.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：步骤1)中所述的混酸中硝酸和磷酸的摩尔比为11～12:1，混酸的总质量浓度为23％～26％。3.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的置换反应罐(1)内设置有滤网(101)，铁料储罐(2)出料口通过下料管延伸至滤网(101)以下。4.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的置换反应罐(1)内反应体系中保持h
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与未反应的铁粉或铁屑中fe的摩尔比为15:4～6。5.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的臭氧氧化罐(3)前设有上清液暂存罐，置换反应罐(1)顶部的溢流口溢流出上清液先进入上清液暂存罐，再从上清液暂存罐中分批打入臭氧氧化罐(3)内。6.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的臭氧氧化罐(3)通过放料管路连接沉降池(8)，所述的放料管路上设有文丘里进料器(6)，文丘里进料器(6)的进料口上连接有络合剂储罐(5)；所述的络合剂经文丘里进料器(6)进入放料管路。7.根据权利要求6所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的放料管路上先后设有文丘里进料器(6)和管道混料器(7)，所述的络合剂经文丘里进料器(6)进入放料管路后经管道混料器(7)与臭氧氧化罐(3)所放物料混合后共同进入沉降池(8)沉降。8.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：
所述的配酸罐(10)上连接有补水管路(1001)和补酸管路(1002)，所述的补酸管路(1002)通过泵前三通连接在配酸罐(10)与酸转运泵(11)的连接管路上；所述的酸转运泵(11)的出口管路上通过泵后三通连接有循环管路，循环管路连接回配酸罐(10)，泵前三通和泵后三通连接的各段管路上均设有阀门。9.根据权利要求1所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的络合剂为乙二胺四甲叉磷酸盐、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的一种或者两种以上的任意比例复配络合剂；络合剂的加入量为臭氧氧化罐(3)所放料质量的0.1％～0.2％。10.根据权利要求1或9所述的一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，其特征在于：所述的络合剂为乙二胺四甲叉磷酸盐和胺三甲叉磷酸盐按质量比10：1～7的复配络合剂；络合剂的加入量为臭氧氧化罐(3)所放料质量的0.13％～0.16％。

技术总结

一种低温条件下制备高压实电池级磷酸铁的方法，属于无机铁盐制备技术领域。其特征在于，制备步骤为：1)将硝酸和磷酸在配酸罐(10)内按摩尔比9～15:1配置混酸，混酸的总质量浓度为20％～30％；2)向置换反应罐(1)内加入铁粉或铁屑和混酸反应；置换反应罐(1)顶部的溢流口溢流出上清液自流入通入过量臭氧的臭氧氧化罐(3)，臭氧氧化罐(3)放料进入沉降池(8)，同时向沉降池(8)中加入络合剂，沉降池(8)的上清液循环使用，沉降物从沉降物出口(801)排出后，经洗涤、过滤、干燥、煅烧后即得。煅烧后即得。煅烧后即得。