技术领域
[0001] 本发明涉及磷酸铁技术领域，具体涉及湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺。
相关背景技术
[0002] 随着石油化石等资源日趋枯竭，环境保护日受重视，全球能源紧缺已成为制约经济发展的重要因素，世界各国对新型能源材料特别是绿色能源材料提出了迫切需要，汽车是石油的消耗大户，目前约50％左右的石油消费在交通领域，预计2020年，这一比例将上升到60％以上，日益增长的化石能源消耗对环境造成极大的影响，各国政府为此也纷纷出台碳排放控制法规，然而仅仅通过内燃机技术改进难以达到减排目标，因此替代型新能源动力，在机动车领域应用及发展对于缓解能源危机及促进节能减排，提供了一条有效的途径。
[0003] 由于科学技术的发展以及人民物质文化生活水平的提高，人们对电池的需求量越来越大，对电池的性能的要求也越来越高，特别是随着空间技术的发展和军事装备的需求，信息和微电子工业的迅猛发展所带来的大量工业用、民用、医用便携式电子产品的问世，电动汽车的研制和开发，以及环境保护意识的增强，人们对体积小，重量轻，高能量，安全可靠，无污染，可反复充电使用的电池的需求更加迫切，现有的主要二次电池中，铅酸电池价格最低，但缺点是重量大，体积大，使用寿命短，给使用者带来了很大的不便，同时，由于铅酸电池生产过程对环境污染较大，全世界都已明确限制其使用，这也为新型的动力锂离子电池产业带来广阔的发展空间。
[0004] 正极材料作为锂离子动力电池四大材料的核心材料，对电池的最终性能起着至关重要的作用，动力电池的性能优化往往依托于正极材料的技术突破，因此正极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为关注的板块，目前商用的锂离子动力电池正极材料主要有锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元材料(NMC/NCA)。
[0005] 作为当前国内锂离子动力电池首选材料，LFP具备以下优势：第一，在动力电池安全性方面，LFP电池安全性能良好，未发生过起火、冒烟等安全问题，第二，从使用寿命角度看，LFP电池可达到与车辆运营生命周期相当的长寿命，第三，在充电速度方面，可兼顾速度、效率和安全，因此，LFP动力电池仍然是当前最符合国产新能源客车安全需求的。
[0006] 然而随着大量电池的退役，对环境造成了无法忽视的破坏，所以退役电池的回收再利用，成为了解决环境问题的最有效方法，不仅仅使退役后的资源得到了有效的利用，同时更是减少了新成本能源的开发利用，但是目前对于磷酸铁的回收再利用效率低下，纯度更是无法作为电池级原材料进行利用。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例1：
[0031] 本实施例为一种湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺，该湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺包括以下步骤：
[0032] S1：向磷酸铁渣中加入表面活性剂，并输送至预分散罐进行分散，分散均匀后的浆料经湿法球磨混合后，再经过砂磨机进行超细研磨，最后通过离心式喷雾干燥机以250℃干燥5h后，得到前驱体粉末；
[0033] S2：向前驱体粉末中加入氢氧化钙、葡萄糖，再通入氮气作为保护气体，通过700℃高温还原焙烧5h，焙烧后通过磁选，得到铁粉和磷酸钙；
[0034] S3：磷酸钙通过浓硫酸溶解得到硫酸钙和稀磷酸；
[0035] S4：稀磷酸通过净化浓缩后和铁粉反应，控制反应的pH值为2.0，得到二水磷酸铁，再通过高温脱水、除磁，得到回收的该磷酸铁；
[0036] 表面活性剂由以下步骤制备得到：
[0037] S51：在四口瓶中加入5.57g的苄基二甲基硅烷和4.18g的氯乙基二乙氧基甲基硅烷，体系中再加入10mL四氢呋喃，室温搅拌20min，之后将0.5mL的催化剂加入反应体系中，体系瞬间放出大量的热，并伴有气体产生，继续搅拌反应，整个体系冷却至室温时反应结束，加入0.8g中性氧化铝，过滤除去催化剂，所得滤液旋蒸除去溶剂，减压蒸馏，得到中间体A；
[0038] S52：在单口烧瓶中加入2.39g硫代乙酸钾和5.82g中间体A，再加入10mL的N，N‑二甲基甲酰胺，体系在室温下搅拌反应15h，加入30mL的水，分出水层，有机层水洗两次，之后有机层加分子筛干燥过夜，减压蒸馏，得到中间体B；
[0039] S53：在单口瓶中加入20mL的中间体B的乙醇溶液，3.4g的双氧水以及0.691g的无水碳酸钾，室温下搅拌，反应20h，体系减压蒸馏除去乙醇溶剂，再溶于10mL的水，加入2mL的二氯甲烷，萃取、冷冻干燥，得到该表面活性剂。
[0040] 实施例2：
[0041] 本实施例为一种湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺，该湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺包括以下步骤：
[0042] S1：向磷酸铁渣中加入表面活性剂，并输送至预分散罐进行分散，分散均匀后的浆料经湿法球磨混合后，再经过砂磨机进行超细研磨，最后通过离心式喷雾干燥机以250℃干燥5h后，得到前驱体粉末；
[0043] S2：向前驱体粉末中加入氢氧化钙、葡萄糖，再通入氮气作为保护气体，通过700℃高温还原焙烧5h，焙烧后通过磁选，得到铁粉和磷酸钙；
[0044] S3：磷酸钙通过浓硫酸溶解得到硫酸钙和稀磷酸；
[0045] S4：稀磷酸通过净化浓缩后和铁粉反应，控制反应的pH值为2.0，得到二水磷酸铁，再通过高温脱水、除磁，得到回收的该磷酸铁；
[0046] 表面活性剂由以下步骤制备得到：
[0047] S51：在四口瓶中加入5.57g的苄基二甲基硅烷和4.18g的氯乙基二乙氧基甲基硅烷，体系中再加入10mL四氢呋喃，室温搅拌30min，之后将0.5mL的催化剂加入反应体系中，体系瞬间放出大量的热，并伴有气体产生，继续搅拌反应，整个体系冷却至室温时反应结束，加入0.8g中性氧化铝，过滤除去催化剂，所得滤液旋蒸除去溶剂，减压蒸馏，得到中间体A；
[0048] S52：在单口烧瓶中加入2.39g硫代乙酸钾和5.82g中间体A，再加入10mL的N，N‑二甲基甲酰胺，体系在室温下搅拌反应18h，加入30mL的水，分出水层，有机层水洗两次，之后有机层加分子筛干燥过夜，减压蒸馏，得到中间体B；
[0049] S53：在单口瓶中加入20mL的中间体B的乙醇溶液，3.4g的双氧水以及0.691g的无水碳酸钾，室温下搅拌，反应22h，体系减压蒸馏除去乙醇溶剂，再溶于10mL的水，加入2mL的二氯甲烷，萃取、冷冻干燥，得到该表面活性剂。
[0050] 实施例3：
[0051] 本实施例为一种湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺，该湿法磷酸工艺回收磷酸铁渣中磷酸铁的工艺包括以下步骤：
[0052] S1：向磷酸铁渣中加入表面活性剂，并输送至预分散罐进行分散，分散均匀后的浆料经湿法球磨混合后，再经过砂磨机进行超细研磨，最后通过离心式喷雾干燥机以300℃干燥6h后，得到前驱体粉末；
[0053] S2：向前驱体粉末中加入氢氧化钙、葡萄糖，再通入氮气作为保护气体，通过750℃高温还原焙烧10h，焙烧后通过磁选，得到铁粉和磷酸钙；
[0054] S3：磷酸钙通过浓硫酸溶解得到硫酸钙和稀磷酸；
[0055] S4：稀磷酸通过净化浓缩后和铁粉反应，控制反应的pH值为3.5，得到二水磷酸铁，再通过高温脱水、除磁，得到回收的该磷酸铁；
[0056] 表面活性剂由以下步骤制备得到：
[0057] S51：在四口瓶中加入5.57g的苄基二甲基硅烷和4.18g的氯乙基二乙氧基甲基硅烷，体系中再加入10mL四氢呋喃，室温搅拌30min，之后将0.5mL的催化剂加入反应体系中，体系瞬间放出大量的热，并伴有气体产生，继续搅拌反应，整个体系冷却至室温时反应结束，加入0.8g中性氧化铝，过滤除去催化剂，所得滤液旋蒸除去溶剂，减压蒸馏，得到中间体A；
[0058] S52：在单口烧瓶中加入2.39g硫代乙酸钾和5.82g中间体A，再加入10mL的N，N‑二甲基甲酰胺，体系在室温下搅拌反应18h，加入30mL的水，分出水层，有机层水洗两次，之后有机层加分子筛干燥过夜，减压蒸馏，得到中间体B；
[0059] S53：在单口瓶中加入20mL的中间体B的乙醇溶液，3.4g的双氧水以及0.691g的无水碳酸钾，室温下搅拌，反应22h，体系减压蒸馏除去乙醇溶剂，再溶于10mL的水，加入2mL的二氯甲烷，萃取、冷冻干燥，得到该表面活性剂。
[0060] 对比例1：
[0061] 对比例1与实施例1的区别在于不添加表面活性剂。
[0062] 对比例2：
[0063] 对比例2使用中国专利CN202110241435.5所公开的磷酸铁的制备方法。
[0064] 性能测试
[0065] 将实施例1‑3以及对比例1‑2的回收磷酸铁进行检测；
[0066] 检测结果如下表所示：
[0067] 样品 产率(％)实验例1 98.2
实验例2 98.4
实验例3 98.5
对比例1 93.5
对比例2 97.5
[0068] 由上表可知，实施例的产率达到了98.2‑98.5％，而对比例1的产率为93.5％，使用中国专利CN202110241435.5中实施例5的方法制备磷酸铁的产率为97.5％，从实验数据可知，实施例的数据明显优于对比例，说明本发明所制备的磷酸铁的产率明显高于对比例。
[0069] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0070] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
