[发明专利]一种利用含锌磷化渣制备高纯磷酸铁的改进方法

说明书

本发明公开一种利用磷化渣为原料制备高纯磷酸铁的改进方法。本发明先用强碱溶液对含锌磷化渣进行碱浸，去除大部分磷酸锌、复合体Zn₂Fe(PO₄)₂及其他杂质金属元素，得到含微量锌离子的磷酸钠溶液；再用稀酸调节溶液pH，然后用二苯硫腙进行萃取，进一步除去锌离子；最后在含有表面活性剂的水溶液中加入萃余液和硝酸铁，以反应液的pH监测加料终点，复分解反应完全后，抽滤烘干，即得高纯磷酸铁。本发明通过浸取、萃取、复分解反应三步操作即可由含锌磷化渣制备出高纯磷酸铁，不仅简化工艺流程和降低生产成本及能耗，而且避免酸洗废水和吸附剂固体废弃物的排放和处理，使生产更加环保、经济。此外，还提升了磷酸根的总回收率。

发明领域

本发明属于化工和环境保护，具体涉及一种利用含锌磷化渣制备高纯磷酸铁的改进方法。

背景技术

由于钢铁腐蚀生锈等引发的事故时常发生，所以磷化技术在我国钢铁企业中得到了广泛的应用。金属通过磷化过程在表面形成了一层磷化膜，磷化膜阻隔了氧气及水与金属接触，有效地减少了金属的腐蚀作用。磷化过程中，除在金属表面形成一层磷化膜外，同时还生成大量的磷酸铁及其他金属离子（如：锌、镍等）的难溶性磷酸盐在磷化液中沉淀和析出。因此，磷化过程会产生大量含有FePO₄和Zn₃(PO₄) ₂和Zn₂Fe(PO₄)₂等固废的磷化渣。其中，对于磷化渣中Fe³⁺和PO₄^3-的回收利用成为处理磷化渣的主要途径。

目前，利用从磷化渣中回收的PO₄^3-制备磷酸铁的工艺较多，中国发明CN107720715A公开了一种利用磷化渣为原料制备电池用磷酸铁的方法。该法采用稀硝酸对磷化渣进行预洗脱处理，以去除其中少量的杂质金属元素及部分锌离子，再用NaOH碱浸使其中Fe³⁺及以Zn₂Fe(PO₄)₂形式存在的Zn²⁺得到沉淀，抽滤得Na₃PO₄溶液，继而用活性碳对溶液进行吸附和脱色，再用N235或P204/P507溶剂萃取使溶液中的Zn²⁺得到分离，调萃余液pH后加入铁源溶液反应得磷酸铁。该法包含了酸洗、碱浸、吸附脱色、萃取和沉淀反应等5个步骤，能够得到品质较好的磷酸铁，但其不足主要体现为：一是工艺路线长，操作复杂，物料消耗多、损失大，导致设备投资及生产成本较高；二是酸洗、脱色等过程会产生较多的稀酸废水和吸附剂固体废物，生产工艺环境不友好，三废处理成本较高；三是浸取液中杂质锌的脱除过程中，萃取剂及溶剂用量大、萃取效率低，单级萃取效率只有约11%，造成了溶剂回收过程能耗高、损失大和生产成本的增加。中国发明CN106315535A公开了一种从含铁锌废磷化渣制备纯磷酸铁的方法。 该法先采用稀磷酸洗涤对磷化渣中的Zn²⁺杂质进行部分脱除，再利用稀盐酸使磷化渣溶解，溶液经氨水络合除去部分锌离子，再用磷酸酯类或胺类萃取进一步脱除溶液中的微量铁离子及锌离子，得萃余液与三氯化铁反应生成磷酸铁产品。该法由于采用稀磷酸洗涤只能去除磷化渣中部分的含锌杂质，因此废渣再经盐酸溶解后其溶液中的锌含量仍较高，从而大大增加了后续除Zn²⁺时萃取剂的用量；同时，由于P204/P507萃取Zn²⁺时萃取剂和溶剂用量大、萃取效率较低，使得产品中锌离子含量仍难以达到50ppm以下，产品不能满足电池级磷酸铁的质量标准要求；此外，该工艺由于步骤较多，生产成本也较高。

综上，现有工艺均还存在比较明显的不足，因此有必要对上述工艺加以改进。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种利用含锌磷化渣制备高纯磷酸铁的改进方法。

本发明的技术方案为：