[发明专利]一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于能源材料制备技术领域，涉及电池材料，具体涉及一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法。

背景技术

目前七水硫酸亚铁晶体的制备包括如下方法：

一是铁粉或者铁皮加入硫酸溶解，然后调节至溶液的pH1-4左右，过滤，得到的硫酸亚铁溶液经过冷却结晶烘干后得到七水硫酸亚铁晶体，采用的铁粉或者铁皮要求纯度高，杂质少，此工艺流程短，但是存在的问题是由于铁粉或者铁皮纯度要求较高，所以原料成本高，能耗大，得到大量含有酸雾的气体需要进行处理，反应时间长；

二是铁矿石或者其他含铁料经过焙烧等预处理后，加入硫酸溶解得到得到硫酸亚铁溶液，经过除杂过滤得到硫酸亚铁溶液，再经过冷却结晶烘干得到七水硫酸亚铁晶体，此工艺成本较低，但是由于铁矿石或者铁废料中杂质含量较高，除杂工序复杂，得到的七水硫酸亚铁纯度较低；

三是利用钛白粉副产物硫酸亚铁来制备七水硫酸亚铁晶体，将副产物硫酸亚铁加水溶解后，经过除杂过滤，然后冷却结晶烘干得到七水硫酸亚铁晶体，如采用磷酸或者铁粉做为除杂剂，但是由于除杂工艺较简单，造成产品的纯度，如镁、镍等杂质含量高，一般很难做成高纯级的。

目前作为电池级硫酸亚铁来源主要有两条途径，一种是利用铁皮和硫酸反应生产硫酸亚铁，优点是工艺流程短、产品纯度高，但消耗硫酸和铁皮，生产成本高；另一种途径为化工或冶金工业钛白粉生产副产物硫酸亚铁，优点是不消耗资源，成本低廉，缺点是产品纯度低。

硫酸法钛白粉生产过程中，为防止三价铁对钛白粉质量的影响，需加入铁粉还原三价铁为亚铁离子，然后再冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，每吨钛白粉钛白粉生产副产物硫酸亚铁3-5吨，其纯度根据钛白粉生产工艺的不同，在85-93%之间，其中大部分杂质为钛及其化合物、游离酸、镁、铅、镉、铬、锰等重金属和水等。近年来随着中国钛白粉生产量的快速增长，钛白粉生产副产物硫酸亚铁剧增。这些硫酸亚铁由于含有铅、镉、铬、锰、镍等重金属且溶解于水后使得水颜色变浑，影响水的品质，故需要妥善保存，需要耗费大量的土地和管理费用。

电池级七水硫酸亚铁晶体对杂质和主含量要求都较高，都需要进行提纯。而目前针对钛白粉厂钛白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级七水硫酸亚铁晶体的工艺都很少提及到除杂工艺，因此利用钛白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级七水硫酸亚铁晶体的纯度不够高，储存不便且时间短，所以如何提高利用钛白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级七水硫酸亚铁晶体的纯度问题是研究的方向。

发明内容

本发明为了解决现有利用钛白粉生产副产物硫酸亚铁制备电池级七水硫酸亚铁晶体的纯度不够高的问题，而提供一种电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法，可以得到的产品纯度高且能方便长期储存，其中的杂质及三价铁含量低，同时成本低，工艺简单。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法，是以钛白粉生产副产物硫酸亚铁为原料，采用除杂-过滤-结晶-烘干的工序，利用硫酸亚铁溶解度随温度变化的差别来制备七水硫酸亚铁，其中的除杂工序是采用还原剂来将钛白粉生产副产物硫酸亚铁中的三价铁还原成二价铁，同时加入硫化亚铁来除钴、镍、锌、铜、铅、镉等重金属离子，采用氟化物来除钙镁离子。

所述的电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法，其中：除杂后得到的滤渣，加入酸将硫酸亚铁以及其他可溶性物质洗涤出来，得到的酸性液返回做原料，得到的酸洗滤渣加入碱洗涤，将氟化钙和氟化镁转化成氢氧化钙和氢氧化镁，而氟进入溶液中，将含氟溶液返回做除杂用。

所述的电池级七水硫酸亚铁晶体的制备方法，具体步骤如下：

（1）还原除杂，将钛白粉生产副产物硫酸亚铁加入去离子水中，配置成硫酸亚铁的浓度为300-500g/l，然后升温至温度为40-95℃，加入还原剂，维持过程的温度为40-95℃，反应1-4小时后，将硫酸亚铁溶液的pH提高到4-6，然后加入硫化亚铁粉末，在40-95℃下反应1-3小时，再加入氟化物，在80-95℃下反应2-6小时；

（2）絮凝过滤，将反应结束后的溶液降温至温度为50-70℃，加入絮凝剂和助滤剂，每立方的硫酸亚铁溶液中絮凝剂的加入量为0.1-1g，硅藻土的加入量为1-5kg，絮凝搅拌10-120分钟后澄清5-60分钟，然后进行过滤，得到滤渣和硫酸亚铁滤液；

（3）冷却结晶，将过滤出的硫酸亚铁溶液加入结晶釜内，冷却结晶，同时加入晶种，结晶时搅拌转速为15-60r/min，降温速度为1-5℃/h，最终降温至硫酸亚铁溶液的温度为5-35℃；