磷铁矿制备磷酸铁的方法与流程

1.本发明属于锂离子电池正极材料磷酸铁材料制备技术领域，具体涉及一种磷铁矿制备磷酸铁的方法。

背景技术：

2.磷酸铁锂凭借成本低、安全性高、循环性能良好等优势已经成为动力电池正极的首选材料。根据合成原材料的不同，制备磷酸铁锂的方法也大不相同，像水热法工艺路线、草酸亚铁工艺路线、氧化铁工艺路线和磷酸铁工艺路线等。以上几种方法中，磷酸铁工艺制备磷酸铁锂由于工艺简单、原材料利用率高、重复性好、正极材料活性高，生产技术日臻成熟稳定，已逐渐发展成为主流工艺。
3.现有制备磷酸铁的工艺包括铵法、钠法，水热法等。这些方法目前使用的原材料有硫酸亚铁、氯化铁、草酸亚铁、铁粉、工业磷酸、食品级磷酸、磷酸一铵等。随着新能源市场的火爆，这些材料价格都在飞速上升，并且以上这些材料也越来越难以获得；另外，随着对环境保护的要求愈发严格，通过上述方法制备的磷酸铁在洗涤过程中需要耗费大量洗水，水处理难以达标，极大的增加水处理难度以及成本，且生产的副产硫酸钠、硫酸铵等产品附加值极低或者没有利用价值，随意堆砌给环境也产生巨大的影响；除此之外，部分生产方法工艺复杂，很难实现大规模工业化生产，或者是生产的产品杂质含量高，很难被大规模利用，只能满足于某些低端产品要求。

技术实现要素：

4.本发明的第一个方面在于提供了一种磷铁矿制备磷酸铁的方法，包括如下步骤：
5.s1：将磷铁矿粉碎后和无机酸溶液充分混合酸浸，过滤收集滤液；
6.s2：将所得滤液浓缩，并向其中添加除杂剂搅拌，过滤收集滤液；
7.s3：调整滤液中磷和铁的摩尔比，搅拌条件下加入氧化剂和萃取剂，进行充分接触反应，通过调节氧化剂和萃取剂的加料速度使反应ph和温度维持在稳定范围，反应完成后将浆料和萃取液分离，浆料升温至变继续反应一段时间，萃取剂再生后重新利用，反萃酸液进行浓缩后重新循环使用；
8.s4：将反应完成的浆料进行过滤洗涤，然后进行喷雾干燥、煅烧后即得到无水磷酸铁。
9.步骤s1中所述的磷铁矿的主要成分为fep、fe2p、fe3p，fep、fe2p、fe3p占比为1：8-10：1-5，有效含量在40-60％，酸浸前磷铁矿粉碎至200-600目之间。
10.步骤s1中，所采用的无机酸包括硫酸、盐酸或硝酸，此处最优选为硫酸，无机酸的浓度在30％～80％之间，液固比在2～8：1，酸浸过程加热至煮沸状态，反应时间为1～5h。
11.步骤s2中所述的除杂剂为na2s和naf或k2s和naf的混合物，用量为0.1～1g/kg。
12.步骤s3中所述滤液采取添加磷酸的方式调整溶液中铁、磷摩尔比在1：1～2之间。
13.步骤s3中所述氧化剂为空气、氧气、臭氧、过氧化氢中的一种，最优选为氧气；所述
的萃取剂为对磷酸三丁酯(tbp)、丁基膦酸二丁酯(dbbp)、三丁基氧化膦(tbpo)、三正辛胺(toa)、正辛胺(oa)、二正辛胺(doa)中的一种或多种混合使用；稀释剂为煤油、甲苯、、四氯化碳、异戊醇、正辛醇中的一种或多种混合使用萃取前将萃取剂和稀释剂按一定比例混合后使用，萃取剂和稀释剂比例在5％～100％，萃取液和滤液比例在0.4～4：1之间。
14.反应过程中，在提供的酸性环境及氧气提供的氧化环境下下，二价铁离子被氧化为三价；生成的fe
3+
再和po
43-反应生成磷酸铁沉淀。
15.萃取硫酸根离子是为了避免反应过程中掺杂有硫酸根，一方面该硫酸根阻碍了成核反应的进行，降低了化学反应速率，使制备的产品一次颗粒较大，后期产品加工性能较差；
16.另外，在升温反应前去除硫酸根，避免在高温磷酸铁晶型转化过程中掺入硫酸根，一方面提升了产品的硫含量，一般硫含量越低越好；另外高温反应后包裹在产品中的硫酸根很难洗去，如果要洗涤至要求范围内，需要耗费巨大的洗水量，造成水处理难度加大；
17.氧化过程中，萃取剂主要是萃取溶液中的氢离子和硫酸根离子，原始溶液酸性较强，这种情况下fe
2+
被氧化成fe
3+
，溶液中的磷酸基本不能电离出足够的po
43+
，此时fe
3+
依然不能和po
43+
反应，因为溶液酸性很强，一般会使用氨水调ph，但是会引入铵根，后期需要耗费大量洗水和mvr系统来处理废水，耗资巨大，因此此处直接使用萃取剂，萃取氢离子来调节ph至fe
3+
和po
43+
的合适反应ph范围，另外也除去了硫酸根离子，一举两得，没有萃取剂该反应不能进行，稀释剂主要是改变萃取剂的浓度，增加有机物中萃合物的溶解度以便于提高萃取剂的萃取能力；增加萃取剂的溶剂化作用，改善有机相的物理性能，便于提高萃取分离效率。没有稀释剂，纯萃取剂的萃取效率会降低，稀释剂必须是某种惰性溶剂，能溶解萃取剂且与不会与被萃取物质发生结合反应的惰性溶剂。
18.常用的萃取体系包括中性络合萃取体系、酸性络合和螯合萃取体系、胺类萃取体系。胺类萃取体系由于具有碱性，对h2so4的萃取选择性比较强，因此主要选择该种萃取剂，三丁基氧化膦(tbpo)，丁基膦酸二丁酯(dbbp)，对磷酸三丁酯(tbp)则是作为象征性对比给出，这几种萃取剂在该体系中萃取能力较弱。
19.胺类萃取剂萃取无机酸的机制以离子缔合成盐过程为主，胺类萃取是一种具有碱性的萃取剂(r3n)，反应过程中先和一个氢质子反应生成铵离子，再与so
42-结合生成相应的铵盐(r3nh2so4)；
20.反应过程中，搅拌剪切速率控制在200～500r/min，反应温度控制在30～45℃，同时萃取混合溶液进料速度控制在1～7l/min，氧气的流量控制在1～20l/min，根据萃取混合液的进料速度进行调整，同时控制反应过程中ph为0.5～3.5下进行反应。
21.氧气通入是将fe
2+
氧化成fe
3+
，从而fe
3+
才能和po
43+
反应生成沉淀磷酸铁，否则fe
2+
与po
43+
反应生成磷酸亚铁，被包裹起来，后期很难在被氧化，会使生成的磷酸铁不纯，同时该反应过程也会消耗部分氢离子，其主要为游离的氢离子；萃取剂通入结合了氢离子，将其带入萃取相，使其与水相分离，从而改变了水相反应中的ph值。ph始终要控制在2.2时制备的材料性能最佳，ph一般低于1.5时溶液酸性强，致使沉淀反应进行不彻底，生成的磷酸铁产品产率偏低，ph过高超过2.5会生成氢氧化铁杂质包裹在磷酸铁中，致使生成的产品不纯，性能变差，因此在反应时一般会控ph，且控制ph和温度的波动，波动越小，我们认为反应过程越稳定，生成的产品均一性越好。
22.氧气通入量太大会使fe
3+
浓度急速升高，致使萃取剂加入的局部ph升高而导致fe
3+
水解生成氢氧化铁沉淀。ph太高和太低以及氧化不充分都会导致其纯度和收率达不到要求。
23.步骤s3中反应完成后升高温度至60～98℃，浆料变后开始计时进行恒温反应，反应时间为0.5～3h，对分离出来的萃取液升温至40～90℃，提取硫酸溶液，然后反复用60℃的脱盐水洗涤至残余酸基本脱出，反萃后的酸浓度在20％～40％的范围内，提浓至20％～70％后继续使用，洗涤后萃取剂冷却后回用。
24.反萃取过程中，将萃取液升温至40～90℃，目的是高温下硫酸在萃取剂中溶解度降低，大部分直接萃出，少部分再用60℃热水带出即可得到硫酸溶液和萃取剂，其中硫酸的回收率能达到65～98％。得到的酸中含有少量亚铁离子，磷酸根离子，反萃后的酸浓度在20％～40％的范围内，提浓至20％～70％后直接回用，不会对前面步骤产生影响。
25.步骤s4所述的磷酸铁洗水电导率控制在0.1～1ms/cm2以内，煅烧升温速率为5～8℃/min，煅烧温度控制在350～650℃，煅烧时间控制在3～6h。
26.综上所述，与现有技术相比本发明具有如下优点：
27.1.本发明提供了一种直接由磷铁矿提供磷、铁源来制备磷酸铁，具有原材料来源广泛，处理简单，价格低廉等优势；
28.2.本发明提供了一种通过萃取制备磷酸铁的工艺方法，与现有技术相比该方法直接萃取出了原材料中的硫酸根和氢离子，有利于反应的快速进行、降低了反应时间、提升了产品质量；与此同时，通过该方法可实现萃取剂再生利用和萃取酸的循环使用，绿环保；此外，产品在合成过程中不需要加碱调节ph，且杂质离子含量极低，这极大地降低洗涤用水，环境友好且产生了巨大的经济效益，极具市场竞争优势以及市场发展前景。
附图说明
29.为了更清楚的说明本发明具体实施例方法或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明提供的磷酸铁的生产工艺流程图。
31.图2为本发明产品实施例1磷酸铁的xrd图。
32.图3为本发明产品施例1制备磷酸铁锂的sem图。
33.图4为本发明产品施例1制备磷酸铁锂电池的电化学性能图。
具体实施例
34.下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
35.利用磷铁矿制备磷酸铁的实施例
36.本发明的实施例中所用的磷铁矿为铁源、磷源来自矿山开采浮选过后得到的磷铁矿，其主要成分为fep/fe2p/fe3p，占比大致为1：8：1，有效含量在50-60％左右。
37.实施例1
38.a1：取浮选的磷铁矿将其粉碎至300目左右，向其中加入浓度为60％的硫酸溶液，固液比控制在1：4，搅拌加热至溶液沸腾，反应2h后过滤，收集滤液；
39.a2：向步骤(a1)的虑液中添加0.1g/kg的硫化钠和0.1g/kg的氟化钠搅拌，继续保温至100℃浓缩至fe
2+
离子浓度至1mol/l左右，趁热过滤收集滤液；
40.a3：将料液加入乳化反应器中，加磷酸溶液调节溶液铁、磷摩尔比至1：1.5，控制搅拌转速为400r/min，以3l/min的速率加入m
萃取液
：m
滤液
＝2：1，萃取体系为30％toa+70％正辛醇萃取液，以10l/min的速率加入氧气，控制反应ph在2.2左右稳定，反应温度控制在34℃左右，萃取剂加入完毕后继续通入氧气反应30min，此时可将气速减慢至3l/min，结束后分离出上层液体；
41.a4：将上层萃取液加热升温至80℃，取出反萃液后再用60℃的脱盐热水多次洗涤油相，直至将萃取液中的硫酸基本分离出来，萃取剂冷却后继续使用，酸液浓缩至60％后继续作为溶解a1步骤中的酸使用，下层浆料继续升温至95℃至浆料变成粉后继续保温60min结束反应。
42.a5：将反应完成的浆料过滤用纯水洗涤，至洗水电导率在0.5ms/cm2以内，出料进行喷雾干燥得到二水磷酸铁，将其以6℃/min的升温速率升温至600℃煅烧4h后，降温冷却即得到无水磷酸铁。
43.实施例2～4为改变萃取液和滤液质量比例的实施例
44.实施例2～4
45.实施例2～4中，步骤a1,a2,a4,a5保持与实施例1一致，仅改变a3中m
萃取液
：m
滤液
的加入比例，其中实施例2为m
萃取液
：m
滤
＝0.65：1，实施例3为m
萃取液
：m
滤
＝1.3：1，实施例4为m
萃取液
：m
滤
＝4.0：1。
46.实施例5～6为改变初始投料溶液铁磷比的实施例
47.实施例5～6
48.实施例5～6中，步骤a1,a2,a4,a5保持与实施例1一致，仅改变a3中初始溶液的铁磷比，其中实施例5为1：2，实施例6为1：1。
49.实施例7～11为采用各种单一萃取剂萃取的实施例
50.实施例7～11
51.实施例7～11中，步骤a1,a2,a4,a5保持与实施例1一致，仅改变a3中初始溶液的萃取体系，其中实施例7萃取体系为toa，实施例8萃取体系为doa，实施例9萃取体系为oa，实施例10萃取体系为tbpo，实施例11萃取体系为tbp。
52.实施例12～14为改变萃取体系中稀释剂的实施例
53.实施例12～14
54.实施例12～14中，步骤a1,a2,a4,a5保持与实施例1一致，仅改变a3中萃取体系的稀释剂，其中实施例12萃取体系的稀释剂为煤油，实施例13萃取体系的稀释剂为，实施例14萃取体系的稀释剂为甲苯。
55.实施例15～18为改变萃取体系的萃取剂和稀释剂比例的实施例
56.实施例15～18
57.实施例15～18中，步骤a1,a2,a4,a5保持与实施例1一致，仅改变a3中萃取体系的萃取剂和稀释剂比例，其中实施例15萃取体系的萃取剂和稀释剂质量比为10％toa+90％正辛醇，实施例16萃取体系的萃取剂和稀释剂质量比为20％toa+80％正辛醇，实施例17萃取体系的萃取剂和稀释剂质量比为25％toa+75％正辛醇，实施例18萃取体系的萃取剂和稀释剂质量比为35％toa+65％正辛醇。
58.实施例19～39为改变萃取液和滤液比例、萃取体系加料速度和氧化剂通入速度的实施例。
59.实施例19～39
60.实施例19～39中，步骤a1,a2,a4,a5保持与实施例1一致，仅改变a3中萃取液和滤液比例、萃取体系加料速度和氧化剂通入速度，其中实施例19为改变氧气通入速率为8l/min；实施例20为改变氧气通入速率为12l/min；实施例21为改变萃取体系加料速度为4l/min，氧气通入速率为9l/min；实施例22为改变萃取体系加料速度为4l/min，氧气通入速率为11.3l/min；实施例23为改变萃取体系加料速度为4l/min，氧气通入速率为13.3l/min；实施例24为改变萃取体系加料速度为4l/min，氧气通入速率为15.4l/min；实施例25为改变m
萃取液
：m
滤
＝3：1，改变萃取体系加料速度为5l/min，氧气通入速率为12.5l/min；实施例26为改变m
萃取液
：m
滤
＝3：1，为改变萃取体系加料速度为5l/min，氧气通入速率为14l/min；实施例27为改变m
萃取液
：m
滤
＝3：1，改变萃取体系加料速度为5l/min，氧气通入速率为16.5l/min；实施例28为改变m
萃取液
：m
滤
＝4：1，改变萃取体系加料速度为6l/min，氧气通入速率为15.5l/min；实施例29为改变m
萃取液
：m
滤
＝4：1，改变萃取体系加料速度为6l/min，氧气通入速率为17l/min；实施例30为改变m
萃取液
：m
滤
＝4：1，改变萃取体系加料速度为6l/min，氧气通入速率为18l/min；实施例31为改变萃取体系加料速度为2l/min，氧气通入速率为6l/min；实施例32为改变萃取体系加料速度为2l/min，氧气通入速率为8l/min；实施例33为改变萃取体系加料速度为2l/min，氧气通入速率为10l/min；实施例34为改变m
萃取液
：m
滤
＝0.65：1，改变萃取体系加料速度为2l/min，氧气通入速率为6l/min；实施例35为改变m
萃取液
：m
滤
＝0.65：1，改变萃取体系加料速度为2l/min，氧气通入速率为4l/min；实施例36为改变m
萃取液
：m
滤
＝0.65：1，改变萃取体系加料速度为2l/min，氧气通入速率为2l/min；实施例37为改变m
萃取液
：m
滤
＝0.4：1，改变萃取体系加料速度为1l/min，氧气通入速率为4l/min；实施例38为改变m
萃取液
：m
滤
＝0.4：1，改变萃取体系加料速度为1l/min，氧气通入速率为2l/min；实施例39为改变m
萃取液
：m
滤
＝0.4：1，改变萃取体系加料速度为1l/min，氧气通入速率为1l/min，最终会导致反应的ph、温度以发生变化，具体的结果如表格1中显示。
61.表1反应条件变化对应表
62.[0063][0064]
实施例40～45为不同萃取液反萃液温度下的实施例
[0065]
实施例40～45
[0066]
实施例40～45均为实施例1萃取完成后得到的上层萃取液，实施例40为加热取出的萃取液温度为40℃时，用热脱盐水对其进行洗涤后计算得出的酸的反萃率和萃出酸液的浓度，实施例41为加热取出的萃取液温度为50℃时，用热脱盐水对其进行洗涤后计算得出的酸的反萃率和萃出酸液的浓度，实施例42为加热取出的萃取液温度为60℃时，用热脱盐水对其进行洗涤后计算得出的酸的反萃率和萃出酸液的浓度，实施例43为加热取出的萃取液温度为70℃时，用热脱盐水对其进行洗涤后计算得出的酸的反萃率和萃出酸液的浓度，实施例44为加热取出的萃取液温度为40℃时，用热脱盐水对其进行洗涤后计算得出的酸的反萃率和萃出酸液的浓度，实施例45为加热取出的萃取液温度为90℃时，用热脱盐水对其进行洗涤后计算得出的酸的反萃率和萃出酸液的浓度。
[0067]
表2各实施例汇总表
[0068][0069]
对比例1
[0070]
a1：取纯净硫酸亚铁和食品级磷酸配置成磷铁溶液，浓度和质量与上述实施例1保持一致；
[0071]
a2：将料液加入乳化反应器中，加磷酸溶液调节溶液铁、磷摩尔比至1：1.5，控制搅拌转速为400r/min，缓慢加入萃取剂和通入氧气，控制反应ph在2.2左右稳定，反应温度控制在40℃左右，萃取剂加入完毕后继续通入氧气反应30min，结束后分离上层液体用90℃的脱盐热水反萃，分离萃取剂和萃取液，萃取剂冷却后继续使用，萃取液浓缩至60％后循环使用，下层浆料继续升温至95℃至浆料变成粉后继续保温60min结束反应。
[0072]
a3：将反应完成的浆料过滤用纯水洗涤至洗水电导率在0.5ms/cm2以内，出料进行
喷雾干燥得到二水磷酸铁、将其以6℃/min的升温速率升温至600℃煅烧4h后，降温冷却即得到无水磷酸铁。
[0073]
对比例2
[0074]
a1：取硫酸亚铁和磷酸一铵溶液，铁磷摩尔比为1：1.5，总体质量和上述实施例1保持一致，将磷酸盐溶液利用喷头在0.5h以内加入反应釜中，反应釜边加边搅拌，搅拌速度为350r/min；
[0075]
a2：待磷酸盐全部加完将其转移至陈化釜进行升温搅拌反应，搅拌速度为350r/min，反应温度设定为60℃，反应时间为0.5h，陈化后洗涤至电导率低至5ms/cm；
[0076]
a3：完成洗涤后取滤饼打浆，固含和陈化反应保持一致，用磷酸调节浆料ph至1.5左右，晶化反应时间为1h，搅拌速度设定为350r/min，反应温度设定为95℃，反应结束后将滤饼洗涤至电导率低至0.5ms/cm；
[0077]
a4：取上述洗涤干净的滤饼，将其用喷雾干燥机干燥，物料干燥后脱水率在19％左右，形成二水磷酸铁；
[0078]
a5：将干燥的物料进行粉碎，然后装匣钵后在惰性气氛下进行煅烧，煅烧温度设定为680℃，煅烧时间设定为4h，煅烧结束后即可得到纳米级无水磷酸铁；
[0079]
对比例3
[0080]
a1：取硫酸亚铁和磷酸一铵溶液，铁、磷摩尔比为1：1.5，总体质量和上述实施例保持一致，将磷酸盐溶液利用喷头在0.5h以内加入反应釜中，反应釜边加边搅拌，搅拌速度为350r/min；
[0081]
a2：待磷酸盐全部加完将其转移至陈化釜进行升温搅拌反应，搅拌速度为350r/min，反应温度设定为95℃，待浆料变成白或者粉后开始计时反应，反应时间为1h，反应结束后将滤饼洗涤至电导率低至0.5ms/cm；
[0082]
a3：取上述洗涤干净的滤饼，将其用闪蒸干燥机干燥，物料干燥后脱水率在20％左右，形成二水磷酸铁；
[0083]
a4：将干燥的物料进行粉碎，然后装匣钵后在惰性气氛下进行煅烧，煅烧温度设定为680℃，煅烧时间设定为4h，煅烧结束后即可得到纳米级无水磷酸铁。
[0084]
表3实施例和对比例制备的无水磷酸铁部分指标对比
[0085][0086][0087]
从表3中可以看出，实施例1的铁磷比，硫含量均符合行业要求，即便是与现有市场主流工艺对比例1，对比例2以及对比例3的工艺相比也依然具有优势，极具市场应用前景。

技术特征：

1.磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：将磷铁矿粉碎后和无机酸溶液充分混合酸浸，过滤收集滤液；s2：将所得滤液浓缩，并向其中添加除杂剂搅拌，过滤收集滤液；s3：调整滤液中磷和铁的摩尔比，搅拌条件下加入氧化剂和萃取剂，进行充分接触反应，通过调节氧化剂和萃取剂的加料速度使反应ph和温度维持在稳定范围，反应完成后将浆料和萃取液分离，浆料升温至变继续反应一段时间，萃取剂再生后重新利用，反萃酸液进行浓缩后重新循环使用；s4：将反应完成的浆料进行过滤洗涤，然后进行喷雾干燥、煅烧后即得到无水磷酸铁。2.根据权利要求1所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s1中所述的磷铁矿的主要成分为fep、fe2p、fe3p，fep、fe2p、fe3p占比为1：8-10：1-5，有效含量在40-60%，酸浸前磷铁矿粉碎至200-600目之间。3.根据权利要求1所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s1中，所采用的无机酸包括硫酸、盐酸或硝酸，此处最优选为硫酸，无机酸的浓度在30%~80%之间，液固比在2~8：1，酸浸过程加热至煮沸状态，反应时间为1~5h。4.根据权利要求1所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s2中所述的除杂剂为na2s和naf或k2s和naf的混合物，用量为0.1~1g/kg。5.根据权利要求1所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s3中所述滤液采取添加磷酸的方式调整溶液中铁、磷摩尔比在1：1~2之间。6.根据权利要求5所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s3中所述氧化剂为空气、氧气、臭氧、过氧化氢中的一种，最优选为氧气；所述的萃取剂为对磷酸三丁酯、丁基膦酸二丁酯、三丁基氧化膦、三正辛胺、正辛胺、二正辛胺中的一种或多种混合使用；稀释剂为煤油、甲苯、、四氯化碳、异戊醇、正辛醇中的一种或多种混合使用，萃取前将萃取剂和稀释剂按一定比例混合后使用，萃取剂和稀释剂比例在5%~100%，萃取液和滤液比例在0.5：1~3之间。7.根据权利要求6所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，反应过程中，搅拌剪切速率控制在200~500r/min，反应温度控制在30~45℃，同时萃取混合溶液进料速度控制在1~7l/min，氧气的流量控制在1~20l/min，根据萃取混合液的进料速度进行调整，同时控制反应过程中ph为0.5~3.5下进行反应。8.根据权利要求7所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s3中反应完成后升高温度至60~98℃，浆料变后开始计时进行恒温反应，反应时间为0.5~3h，对分离出来的萃取液升温至40~90℃，提取硫酸溶液，然后反复用60℃的脱盐水洗涤至残余酸基本脱出，反萃后的酸浓度在20%~40%的范围内，提浓至20%~70%后继续使用，洗涤后萃取剂冷却后回用。9.根据权利要求8所述的磷铁矿制备磷酸铁的方法，其特征在于，步骤s4所述的磷酸铁洗水电导率控制在0.1~1ms/cm2以内，煅烧升温速率为5~8℃/min，煅烧温度控制在350~650℃，煅烧时间控制在3~6h。

技术总结

本发明提供了一种磷铁矿制备磷酸铁的方法，磷铁矿通过酸浸、除杂等过程得到前驱液，然后直接通过萃取前驱液中硫酸通入氧气来制备磷酸铁，经固液分离后进一步晶化，洗涤、喷雾干燥以及煅烧来制备高品质电池级磷酸铁，萃取剂和萃取液再生后均可重新循环使用。通过该工艺制备的磷酸铁，直接在反应前去除了多余的杂质离子，避免杂质离子进入磷酸铁内部，极大的提升了产品的质量；除此之外，通过该方法制备的磷酸铁，没有副产物且极大的降低了材料的洗水量，并且酸液可循环使用，绿环保。利用上述的磷酸铁制备的磷酸铁锂正极材料经过掺杂和碳包覆后表现出优异的电化学性能，具有广阔的工业化应用前景。业化应用前景。业化应用前景。