一種電池級七水硫酸亞鐵晶體的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于能源材料制備技術領域，設及電池材料，具體設及一種電池級屯水硫 酸亞鐵晶體的制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前屯水硫酸亞鐵晶體的制備包括如下方法： 一是鐵粉或者鐵皮加入硫酸溶解，然后調節至溶液的抑1-4左右，過濾，得到的硫酸 亞鐵溶液經過冷卻結晶烘干后得到屯水硫酸亞鐵晶體，采用的鐵粉或者鐵皮要求純度高， 雜質少，此工藝流程短，但是存在的問題是由于鐵粉或者鐵皮純度要求較高，所W原料成本 高，能耗大，得到大量含有酸霧的氣體需要進行處理，反應時間長； 二是鐵礦石或者其他含鐵料經過賠燒等預處理后，加入硫酸溶解得到得到硫酸亞鐵溶 液，經過除雜過濾得到硫酸亞鐵溶液，再經過冷卻結晶烘干得到屯水硫酸亞鐵晶體，此工藝 成本較低，但是由于鐵礦石或者鐵廢料中雜質含量較高，除雜工序復雜，得到的屯水硫酸亞 鐵純度較低； =是利用鐵白粉副產物硫酸亞鐵來制備屯水硫酸亞鐵晶體，將副產物硫酸亞鐵加水溶 解后，經過除雜過濾，然后冷卻結晶烘干得到屯水硫酸亞鐵晶體，如采用憐酸或者鐵粉做為 除雜劑，但是由于除雜工藝較簡單，造成產品的純度，如儀、儀等雜質含量高，一般很難做成 高純級的。
[0003] 目前作為電池級硫酸亞鐵來源主要有兩條途徑，一種是利用鐵皮和硫酸反應生產 硫酸亞鐵，優點是工藝流程短、產品純度高，但消耗硫酸和鐵皮，生產成本高；另一種途徑為 化工或冶金工業鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵，優點是不消耗資源，成本低廉，缺點是產品純 度低。
[0004] 硫酸法鐵白粉生產過程中，為防止=價鐵對鐵白粉質量的影響，需加入鐵粉還原 =價鐵為亞鐵離子，然后再冷卻結晶得到硫酸亞鐵晶體，每噸鐵白粉鐵白粉生產副產物硫 酸亞鐵3-5噸，其純度根據鐵白粉生產工藝的不同，在85-93%之間，其中大部分雜質為鐵 及其化合物、游離酸、儀、鉛、儒、銘、儘等重金屬和水等。近年來隨著中國鐵白粉生產量的快 速增長，鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵劇增。運些硫酸亞鐵由于含有鉛、儒、銘、儘、儀等重金 屬且溶解于水后使得水顏色變渾，影響水的品質，故需要妥善保存，需要耗費大量的±地和 管理費用。
[0005] 電池級屯水硫酸亞鐵晶體對雜質和主含量要求都較高，都需要進行提純。而目前 針對鐵白粉廠鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵制備電池級屯水硫酸亞鐵晶體的工藝都很少提 及到除雜工藝，因此利用鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵制備電池級屯水硫酸亞鐵晶體的純度 不夠高，儲存不便且時間短，所W如何提高利用鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵制備電池級屯 水硫酸亞鐵晶體的純度問題是研究的方向。

【發明內容】

[0006] 本發明為了解決現有利用鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵制備電池級屯水硫酸亞鐵 晶體的純度不夠高的問題，而提供一種電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，可W得到的 產品純度高且能方便長期儲存，其中的雜質及=價鐵含量低，同時成本低，工藝簡單。
[0007] 本發明是通過W下方案實現的： 上述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，是W鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵為原 料，采用除雜-過濾-結晶-烘干的工序，利用硫酸亞鐵溶解度隨溫度變化的差別來制備屯 水硫酸亞鐵，其中的除雜工序是采用還原劑來將鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵中的=價鐵還 原成二價鐵，同時加入硫化亞鐵來除鉆、儀、鋒、銅、鉛、儒等重金屬離子，采用氣化物來除巧 儀離子。
[0008] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：除雜后得到的濾渣，加入酸將 硫酸亞鐵W及其他可溶性物質洗涂出來，得到的酸性液返回做原料，得到的酸洗濾渣加入 堿洗涂，將氣化巧和氣化儀轉化成氨氧化巧和氨氧化儀，而氣進入溶液中，將含氣溶液返回 做除雜用。
[0009] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，具體步驟如下： (1) 還原除雜，將鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵加入去離子水中，配置成硫酸亞鐵的濃度 為300-500g^，然后升溫至溫度為40-95°C，加入還原劑，維持過程的溫度為40-95°C，反應 1-4小時后，將硫酸亞鐵溶液的抑提高到4-6,然后加入硫化亞鐵粉末，在40-95°C下反應 1-3小時，再加入氣化物，在80-95°C下反應2-6小時； (2) 絮凝過濾，將反應結束后的溶液降溫至溫度為50-70°C，加入絮凝劑和助濾劑， 每立方的硫酸亞鐵溶液中絮凝劑的加入量為0. 1-lg，娃藻±的加入量為1-化g，絮凝攬拌 10-120分鐘后澄清5-60分鐘，然后進行過濾，得到濾渣和硫酸亞鐵濾液； (3) 冷卻結晶，將過濾出的硫酸亞鐵溶液加入結晶蓋內，冷卻結晶，同時加入晶種，結 晶時攬拌轉速為15-6化/min,降溫速度為1-5°C A，最終降溫至硫酸亞鐵溶液的溫度為 5-35 °C ； (4) 固液分離和烘干，將結晶后的溶液放入固液分離設備中，分離至屯水硫酸亞鐵晶體 的游離水含量《3%，得到的屯水硫酸亞鐵母液返回步驟（1)，得到的屯水硫酸亞鐵晶體在 真空烘干設備內烘干，真空度《-〇.〇75Mpa，烘干溫度為40-60°C，烘干至屯水硫酸亞鐵的 含量 > 99. 7%; (5) 篩分包裝，將烘干后的物料經過混料篩分后真空包裝，篩分采用兩級分級篩，上下 兩層的篩網分別是10-20目和50-80目，篩上物返回步驟（1)溶解，篩下物返回步驟（3)做 晶種。
[0010] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述還原劑為亞硫酸、二氧化 硫、亞硫酸鹽、鐵粉、水合阱、鹽酸徑胺及抗壞血酸中的至少一種。
[0011] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述的硫化亞鐵與硫酸亞鐵 溶液中鉆、儀、鋒、銅、鉛、儒離子的摩爾比為1:0. 6-0. 95。
[0012] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述氣化物為氣化錠、氣化 鋼、氣化鐘、氣化鐵、氣化亞鐵、氣化氨、氣化氨錠、氣化氨鋼、氣化氨鐘、氣化氨鐵及氣化氨 亞鐵中的至少一種；所述氣化物與所述硫酸亞鐵溶液中巧儀的摩爾比為1:0. 5-0. 9。
[0013] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述絮凝劑為聚丙締酷胺、聚 氯化侶、聚合硫酸鐵及聚合氯化鐵中的至少一種；所述絮凝劑配置成溶液，該溶液的濃度為 0. 01-10。/抓t。
[0014] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述助濾劑為娃藻±、珍 珠巖、活性炭及纖維素中的至少一種；所述助濾劑配置成懸濁液，該懸濁液的濃度為 5-15〇/〇wt。
[0015] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述結晶過程加入酸調節 硫酸亞鐵溶液的抑為0. 5-3. 5,該酸為硫酸、鹽酸、醋酸、硝酸、氯酸及高氯酸中的至少一 種；加入晶種的溫度為40-55°C，每立方米的硫酸亞鐵溶液加入屯水硫酸亞鐵晶種的量為 IO-SOkgo
[0016] 所述的電池級屯水硫酸亞鐵晶體的制備方法，其中：所述濾渣用濃度為 0.01-0. lmol/1的酸溶液洗涂，所述的濾渣與酸溶液的質量比為1:5-10 ;然后過濾，得到 的含亞鐵的溶液返回做硫酸亞鐵的原料，得到的洗酸濾渣在反應蓋內加入堿溶液漿化并在 60-95°C溫度下反應2-4小時后過濾，得到的濾液為含氣溶液，返回步驟（1)除雜，酸洗后的 濾渣與堿溶液的質量比為1:2-4,堿溶液的濃度為0. 5-2mol/l。
[0017] 有益效果： 本發明采用還原劑來將鐵白粉生產副產物硫酸亞鐵中的=價鐵還原成二價鐵，同時加 入硫化亞鐵來除鉆、儀、鋒、銅、鉛、儒等重金屬離子，采用氣化物來除巧儀離子，從而用于提 純硫酸亞鐵溶液，再經過絮凝過濾得到純凈的硫酸亞鐵溶液，經過結晶得到硫酸亞鐵晶體， 通過加入晶種，可控制得到一定粒度的硫酸亞鐵晶體，經過固液分離和真空烘干，控制烘干 后的物料屯水硫酸亞鐵的主含量> 99. 7%，可使得屯水硫酸亞鐵的性質更穩定，避免氧化， 采用真空包裝可提高屯水硫酸亞鐵的儲存時間。除雜后得到的濾渣由于含有氣化巧、氣化 儀等，加入酸將硫酸亞鐵W及其他可溶性物質洗涂出來，得到的酸性液由于含有大量的硫 酸亞鐵溶液可返回做原料，得到的酸洗濾渣加入堿洗涂，將氣化巧和氣化儀轉化成氨氧化 巧和氨氧化儀，而氣進入溶液中，將含氣溶液返回做除雜用。
[0018] 本發明的工藝簡單，成本低，采用除雜-過濾-結晶-烘干的工序，利用硫酸亞鐵 溶解度隨溫度的差別來制備屯水硫酸亞鐵，從而避免濃縮蒸發工序，避免了濃縮蒸發引起 的亞鐵氧化和大量蒸汽的消耗，工藝簡單，同時通過沉淀轉化循環利用氣離子，成本低，減 少了危險廢棄物的排放； 得到的產品純度高，雜質含量低，能長期儲存，=價鐵含量低。采用硫化鐵除重金屬， 氣化物除巧儀，同時在結晶過程由于硫酸亞鐵的過飽和度不高，可進一步避免雜質在屯水 硫酸亞鐵上的析出和包裹，得到的屯水硫酸亞鐵產品純度高，雜質含量低。同時采用真空烘 干，避免烘干過程氧化，同時烘干后保證主含量> 99. 7%，可進一步提高產品的穩定性，再采 用真空包裝，產品=價鐵含量大大降低，儲存時間也大大延長； 硫酸亞鐵的回收率提高，將結晶后母液返