一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅及其制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于新能源粉體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及是涉及一種鋼廠氧化鐵紅后處理制備 磷酸鐵鋰用氧化鐵紅及其制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)現(xiàn)有磷酸鐵鋰正極材料制備工藝根據(jù)鐵源不同，主要有三類一一草酸亞鐵工 藝、氧化鐵紅工藝和磷酸鐵工藝。而就鐵源獲得的便捷性與環(huán)保性兩方面考慮，現(xiàn)有氧化鐵 紅制備過程全部或部分通過廢棄物綜合利用取得，制備工藝相較另兩種工藝歷史久遠(yuǎn)，品 質(zhì)控制技術(shù)相對(duì)更加成熟，資源相對(duì)而言更易獲得，價(jià)格相對(duì)而言更加便宜，因而更有可能 短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)模供應(yīng)?，F(xiàn)有磷酸鐵鋰用氧化鐵紅主要通過兩種工藝獲得一一魯斯納法工藝 和沉淀法工藝。魯斯納法工藝鐵紅是鋼廠酸再生工藝的副產(chǎn)物，較沉淀法鐵紅量更大且價(jià) 格更低廉，但過程控制能力與品質(zhì)一致性上差于沉淀法鐵紅；而沉淀法鐵紅是顏料鐵紅廠 商的主要產(chǎn)品，控制手段更加多樣化，因而品質(zhì)更加穩(wěn)定。沉淀法法鐵紅由于擁有更小的粒 徑、更大的比表面積以及更好的分散性，因而較鋼廠鐵紅更得到現(xiàn)有磷酸鐵鋰制備廠家的 青睞。當(dāng)然，現(xiàn)有一些研究機(jī)構(gòu)也對(duì)鋼廠鐵紅進(jìn)行一些深度開發(fā)，但效果欠佳，總體性能上 仍與沉淀法鐵紅有一定差距，勉強(qiáng)能用在中低端的磷酸鐵鋰正極材料上。
[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的弱點(diǎn)，本發(fā)明提供一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅及其制備方法及應(yīng) 用，本發(fā)明成本低、能耗低、綜合利用原料且產(chǎn)品品質(zhì)相當(dāng)或高于沉淀法鐵紅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，在于克服上述方法的缺點(diǎn)和不足，提供一種成本低、能耗低、綜合 利用原料且產(chǎn)品品質(zhì)相當(dāng)或高于沉淀法鐵紅的磷酸鐵鋰用氧化鐵紅及其制備方法及應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的制備方法，包括如下步驟：
[0007] (1)將電子級(jí)工業(yè)超純水和鋼廠氧化鐵紅按質(zhì)量比1-2:1比例混合分散成氧化鐵 紅懸浮液；
[0008] (2)將氧化鐵紅懸浮液用篩網(wǎng)過篩，篩除大顆粒物質(zhì)，得到篩后氧化鐵紅懸浮液；
[0009] (3)用臥式砂磨機(jī)研磨篩后氧化鐵紅懸浮液，得到研磨溶液；
[0010] (4)將研磨溶液進(jìn)行磁過濾，控制流速l-5m3/h，得到粗濾溶液；
[0011] (5)粗濾溶液里加入質(zhì)量濃度為4-10 %的鐵基化合物懸浮溶液，使鐵基化合物和 氧化鐵紅的質(zhì)量比為1:1000-10000,得到后懸浮溶液；這樣可以改善產(chǎn)品活性，有利用電 子平衡。
[0012] (6)用料水分離裝置處理后懸浮溶液，得到40-60%的氧化鐵紅漿料；這樣得到氧 化鐵紅的粒徑分布窄。
[0013] (7)噴霧干燥氧化鐵紅漿料，得到初步氧化鐵紅；
[0014] (8)將初步氧化鐵紅與電子級(jí)工業(yè)超純水按質(zhì)量比1 :5-10比例混合分散，用料水 分離裝置處理后進(jìn)行噴霧干燥，得到磷酸鐵鋰用氧化鐵紅。
[0015] 優(yōu)選的，步驟（1)中，使用高速分散機(jī)進(jìn)行預(yù)分散。
[0016] 優(yōu)選的，步驟（2)中，篩網(wǎng)的目數(shù)為40-80。
[0017] 優(yōu)選的，步驟（3)中，所述研磨溫度通過夾套冷卻系統(tǒng)控制研磨溫度為30_60°C， 研磨介質(zhì)與腔體構(gòu)造為全陶瓷材質(zhì)。因?yàn)殍F紅很細(xì)，原有的其他技術(shù)收得率很低，因此采用 此技術(shù)可以提高成品率，另外，由于電池用材料純度很高，因而超濾材料可以減少污染。
[0018] 優(yōu)選的，步驟（4)中，使用磁棒過濾器進(jìn)行磁過濾，并采用液體流動(dòng)形式。
[0019] 優(yōu)選的，步驟（5)中鐵基化合物為Fe(0H)2，質(zhì)量比為1:5000-10000。
[0020] 優(yōu)選的，步驟（6)和（8)中，所述料水分離裝置為離心分離機(jī)。
[0021] 優(yōu)選的，步驟（7)和（8)中，噴霧干燥的溫度在200-300°C。
[0022] -種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅，按權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法制備，其特征 在于所述磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的Fe203質(zhì)量百分比為于99-100% ;水溶鹽質(zhì)量百分比為 0-0· 1% ;(：11、附、211、〇含量分別為0-20(^口111。
[0023] 上述磷酸鐵鋰用氧化鐵紅在電池行業(yè)的應(yīng)用。尤其用作電池正極。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明與沉淀法磷酸鐵鋰用氧化鐵紅工藝比，具有成本低，環(huán)境影響低，得料率 高，分散性好，粒徑分布更窄，比表面可以更高的優(yōu)勢(shì)；與現(xiàn)有魯斯納法磷酸鐵鋰用氧化鐵 紅比，性能獲得較大提高的優(yōu)勢(shì)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 本實(shí)施例的鋼廠氧化鐵紅后處理制備磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝包括如下步 驟：
[0029] 1)開低速攪拌，一邊加入電子級(jí)工業(yè)超純水，一邊投入1噸氧化鐵紅，，加水量為 原料量的1倍，投料完畢，開啟高速分散機(jī)攪拌2小時(shí)；
[0030] 2)選用40目篩網(wǎng)進(jìn)行預(yù)過篩；
[0031] 3)打入臥式砂磨機(jī)，控制研磨溫度為60°C進(jìn)行研磨；
[0032] 4)進(jìn)行磁過濾，控制流速lm3/H ;
[0033] 5)加入 1L 的濃度為 10g/100ml 的 Fe (0H) 2;
[0034] 6)使用離心分離機(jī)分離，得到下層氧化鐵紅漿料；
[0035] 7)使用300°C進(jìn)行噴霧干燥；
[0036] 8)加入電子級(jí)工業(yè)超純水，控制水料比為7,進(jìn)行循環(huán)攪拌2小時(shí)；
[0037] 9)重復(fù)步驟 6) 7)。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] 本實(shí)施例的鋼廠氧化鐵紅后處理制備磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝包括如下步 驟：
[0040] 1)開低速攪拌，一邊加入電子級(jí)工業(yè)超純水，一邊投入1噸氧化鐵紅，，加水量為 原料量的1. 5倍，投料完畢，開啟高速分散機(jī)攪拌1. 5小時(shí)；
[0041] 2)選用50目篩網(wǎng)進(jìn)行預(yù)過篩；
[0042] 3)打入臥式砂磨機(jī)，控制研磨溫度為50°C進(jìn)行研磨；
[0043] 4)進(jìn)行磁過濾，控制流速3m3/H ;
[0044] 5)加入 2L 的濃度為 5g/100ml 的 Fe (0H) 2;
[0045] 6)使用離心分離機(jī)分離，得到下層氧化鐵紅漿料；
[0046] 7)使用250°C進(jìn)行噴霧干燥；
[0047] 8)加入電子級(jí)工業(yè)超純水，控制水料比為6,進(jìn)行循環(huán)攪拌1. 5小時(shí)；
[0048] 9)重復(fù)步驟 6) 7)。
[0049] 實(shí)施例3
[0050] 本實(shí)施例的鋼廠氧化鐵紅后處理制備磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝包括如下步 驟：
[0051] 1)開低速攪拌，一邊加入電子級(jí)工業(yè)超純水，一邊投入1噸氧化鐵紅，，加水量為 原料量的2倍，投料完畢，開啟高速分散機(jī)攪拌1小時(shí)；
[0052] 2)選用60目篩網(wǎng)進(jìn)行預(yù)過篩；
[0053] 3)打入臥式砂磨機(jī)，控制研磨溫度為40°C進(jìn)行研磨；
[0054] 4)進(jìn)行磁過濾，控制流速5m3/H ;
[0055] 5)加入 2L 的濃度為 10g/100ml 的 Fe (0H) 2;
[0056] 6)離心分離機(jī)分離，得到下層氧化鐵紅漿料；
[0057] 7)使用200°C進(jìn)行噴霧干燥；
[0058] 8)加入電子級(jí)工業(yè)超純水，控制水料比為5,進(jìn)行循環(huán)攪拌2小時(shí)；
[0059] 9)重復(fù)步驟 6) 7)。
[0060] 測(cè)試結(jié)果：
[0061] 1、將上述三個(gè)實(shí)施例中制得的磷酸鐵鋰用氧化鐵紅進(jìn)行測(cè)試，具體數(shù)據(jù)如下表1 所示：
[0064] 以上實(shí)施例，D50粒徑在200-400nm，氧化鐵紅Fe203含量大于99 %，水溶鹽含量在 0.1%以下，(：11、附、211、0含量在分別在20(^口111以下。
[0065] 2、將上述三個(gè)實(shí)施例制得的磷酸鐵鋰用氧化鐵紅通過如下工藝制得的磷酸鐵鋰 正極材料：
[0066] 工藝：
[0068] 扣電測(cè)試指標(biāo)如下：
[0070] 相應(yīng)制得的磷酸鐵鋰正極材料扣電測(cè)試，容量值在150mah/g以上。
[0071] 以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例所公開的 內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的制備方法，包括如下步驟： (1) 將電子級(jí)工業(yè)超純水和鋼廠氧化鐵紅按質(zhì)量比1-2:1比例混合分散成氧化鐵紅懸 浮液； (2) 將氧化鐵紅懸浮液用篩網(wǎng)過篩，篩除大顆粒物質(zhì)，得到篩后氧化鐵紅懸浮液； (3) 用臥式砂磨機(jī)研磨篩后氧化鐵紅懸浮液，得到研磨溶液； (4) 將研磨溶液進(jìn)行磁過濾，控制流速l-5m3/h，得到粗濾溶液； (5) 粗濾溶液里加入質(zhì)量濃度為4-10 %的鐵基化合物懸浮溶液，使鐵基化合物和鋼廠 氧化鐵紅的質(zhì)量比為1:1000-10000,得到后懸浮溶液； (6) 用料水分離裝置處理后懸浮溶液，得到40-60%的氧化鐵紅漿料； (7) 噴霧干燥氧化鐵紅漿料，得到初步氧化鐵紅； (8) 將初步氧化鐵紅與電子級(jí)工業(yè)超純水按質(zhì)量比1 :5-10比例混合分散，用料水分離 裝置處理后進(jìn)行噴霧干燥，得到磷酸鐵鋰用氧化鐵紅。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（1)中， 所述分散是使用高速分散機(jī)進(jìn)行。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（2)中， 所述篩網(wǎng)的目數(shù)為40-80。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（3)中， 所述研磨溫度通過夾套冷卻系統(tǒng)控制研磨溫度為30-60°C，研磨介質(zhì)與腔體構(gòu)造為全陶瓷 材質(zhì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（4)中， 所述磁過濾是使用磁棒過濾器進(jìn)行，并采用液體流動(dòng)形式。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（5)中 所述鐵基化合物為Fe(OH) 2;所述鐵基化合物和鋼廠氧化鐵紅的質(zhì)量比為1:5000-10000。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（6)和 (8)中，所述料水分離裝置為離心分離機(jī)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的工藝，其特征在于：步驟（7)和 (8)中，所述噴霧干燥的溫度在200-300°C。9. 一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅，按權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法制備，其特征在于 所述磷酸鐵鋰用氧化鐵紅的Fe203質(zhì)量百分比為于99-100 %;水溶鹽質(zhì)量百分比為0-0. 1 %; Cu、Ni、Zn、Cr含量分別為 0-200ppm。10. -種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅在電池行業(yè)的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于新能源粉體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及是涉及一種磷酸鐵鋰用氧化鐵紅制備方法，將電子級(jí)工業(yè)超純水和鋼廠氧化鐵紅分散；用篩網(wǎng)過篩，篩除大顆粒物質(zhì)；用臥式砂磨機(jī)研磨；進(jìn)行磁過濾；加入鐵基化合物；用料水分離裝置處理得到氧化鐵紅漿料；噴霧干燥；與電子級(jí)工業(yè)超純水混合分散，用料水分離裝置處理后進(jìn)行噴霧干燥，得到磷酸鐵鋰用氧化鐵紅，得到磷酸鐵鋰用氧化鐵紅。本發(fā)明與沉淀法磷酸鐵鋰用氧化鐵紅工藝比，具有環(huán)境影響低，得料率高，分散性好，粒徑分布更窄，比表面可以更高的優(yōu)勢(shì)；與現(xiàn)有魯斯納法磷酸鐵鋰用氧化鐵紅比，性能獲得較大提高的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】C01G49/06
【公開號(hào)】CN105399143
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510937250
【發(fā)明人】黃華特
【申請(qǐng)人】上海寶鋼磁業(yè)有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日