背景技術：

1、儲能技術在電網中發(fā)揮著越來越重要的作用；在最基本的層面上，這些儲能資產提供了平滑化(smoothing)以更好地匹配電網的發(fā)電和需求。由儲能設備所提供的服務在多個時間尺度(從毫秒到年)上都對電網有益。如今，已存在可支持從毫秒到小時的時間尺度的儲能技術，但是需要長時和超長時(總的來說，>8小時)的儲能系統(tǒng)。

2、鐵基負極電化學系統(tǒng)(或另一種說法是鐵基陽極電化學系統(tǒng))對于電化學儲能是有吸引力的選擇。然而，鐵基負極可能難以實現高性能，尤其是在較低放電速率下，諸如與大于約8小時(諸如8小時、超過8小時、8-16小時、16小時、超過16小時、16-24小時、24小時、超過24小時、24-30小時、30小時、超過30小時等)的完全放電時間相關的放電速率。鑒于海綿鐵的成本，海綿鐵是鐵基負極的優(yōu)秀候選材料，但是盡管海綿鐵具有前景很好的材料特性，但是由海綿鐵制造的電極在實現性能提高方面仍面臨挑戰(zhàn)。

3、由于鐵和堿性電解質組分的權益成本低，鐵基堿性電化學系統(tǒng)對于電網規(guī)模的長時儲能是有吸引力的選擇。電網規(guī)模的儲能需要使用與傳統(tǒng)的鐵電極材料相比成本更低的原材料，因此其純度也較低。雜質可能對鐵電極的性能有害。很難以低成本和高度可擴展的方式從含鐵材料中去除這些雜質中的一些，從而獲得高性能、低成本的鐵材料。

4、因此，需要以低成本和高度可擴展的方式從含鐵材料中去除雜質，從而獲得高性能、低成本的鐵材料。一些需要去除的特定雜質是二氧化硅(sio2)(也稱為硅氧化物)、氧化鋁(al2o3)(也稱為鋁氧化物)、氧化鎂(mgo)(也稱為鎂氧化物)、氧化鈣(cao)(也稱為鈣氧化物)和錳氧化物。

5、本背景技術部分旨在介紹本領域的可能與本發(fā)明的實施方案相關的多個方面。因此，該部分中的前述討論為更好地理解本發(fā)明提供了一個框架，而不應視為對現有技術的承認。

技術實現思路

1、多個實施方案包括用于純化和/或制備含鐵材料的方法。多個實施方案包括鐵礦石、鐵及其中間體的純化和/或制備。多個實施方案包括用于純化含鐵材料的方法，其包括使用含氟的浸出液從含鐵材料中浸出一種或多種可溶性雜質。

2、多個實施方案包括用于從含鐵材料中去除雜質如二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、錳氧化物和/或氧化鈣的方法。多個實施方案可包括用于從鐵基材料中浸出可溶物質的一種或多種材料和/或方法。

3、多個實施方案可包括用于溶解含鐵材料中雜質的堿浸出技術。

4、多個實施方案可包括用于溶解含鐵材料中雜質的酸浸出技術。

5、用于純化含鐵材料的多個實施方案可包括使用熔劑(flux)，例如nabo2、libo2、li2b2o7等。

6、多個實施方案可包括用氟化氫銨(nh4hf2)溶解二氧化硅的技術，以溶解含鐵材料中雜質。

7、氟化銨(nh4f)或氟化氫銨(nh4hf2)或酸性氟化銨(3nh4.hf2)或其混合物、溶液和衍生物，在下文中統(tǒng)稱為af，可用于從含鐵礦石和礦物、鐵及其部分加工的中間體中選擇性地溶解硅酸鹽。不受任何特定科學解釋的束縛，發(fā)明人相信af能夠溶解或部分溶解固體含硅化合物。與其他可溶解目標含鐵材料中的硅酸鹽的化學試劑如氫氟酸(hf)、堿金屬氫氧化物(包括naoh和koh)和高溫熔體(例如熔融的氯化物或氟化物或氧化物)相比，af具有以下優(yōu)勢：比hf更低的毒性和更高的安全性，以及比堿金屬氫氧化物或高溫熔體在更低溫度和更低濃度下具有更高的反應性。

8、多個實施方案可包括將含鐵材料中的雜質改性為良性化合物。

9、多個實施方案可包括為一種或多種目的(例如用于將鐵礦石加工成基于海綿鐵的電池組組件)在加工鐵礦石的一個或多個階段進行的純化和/或制備含鐵材料的方法。在多個實施方案中，加工鐵礦石的一個或多個階段可包括在研磨、混合、添加粘合劑、添加助熔劑、過濾、制粒、硬化、形成鐵礦石球團(iop)、還原、破碎、粉末化、加熱、熱壓和/或形成電池組組件(例如電極)之前、期間和/或之后。

10、多個實施方案可包括用于防止或限制錫酸鹽沉淀的方法，例如防止或限制用于長壽命、高性能鐵電極的錫酸鹽沉淀的方法。多個實施方案可以提供用于從鐵電極材料中去除cao和/或mgo的方法。

技術特征：

1.一種用于純化含鐵材料的方法，其包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述浸出液包含氟化銨(nh4f)或酸性氟化銨(3nh4.hf2)、或其混合物。

3.根據權利要求1-2中任一項所述的方法，其中，所述浸出液包含氟化氫銨(nh4hf2)。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述浸出包括使用氫氟酸(hf)、堿金屬氫氧化物(例如，naoh和koh)和/或高溫熔體(例如，熔融的氯化物或氟化物或氧化物)來溶解雜質。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述浸出液包含氟磷酸鈉(na2po3f)。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其中，所述浸出液的含氟組分具有100ppm至10000ppm的摩爾濃度。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述浸出液的含氟組分具有500ppm至5000ppm的摩爾濃度。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其中，所述含鐵材料是鐵礦石、鐵和/或它們的中間體。

9.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其還包括控制所述浸出液的ph。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，將所述ph控制在8至13的范圍。

11.根據權利要求10所述的方法，其中，將所述ph控制在7至9的范圍。

12.根據權利要求11所述的方法，其中，將所述ph控制在5至10的范圍。

13.根據權利要求1-12中任一項所述的方法，其還包括向所述浸出液中添加可溶性鐵鹽。

14.根據權利要求13所述的方法，其中所述鐵鹽包括硫酸亞鐵、鐵(ii)硫酸鹽、氯化亞鐵、硝酸鐵、硫酸鐵和/或氯化鐵中的一種或多種。

15.根據權利要求1-14中任一項所述的方法，其還包括向所述浸出液中添加鐵離子。

16.根據權利要求1-15中任一項所述的方法，其還包括向所述浸出液中添加一種或多種腐蝕抑制劑。

17.根據權利要求1-16中任一項所述的方法，其還包括再循環(huán)所述浸出液。

18.一種用于純化含鐵材料的方法，其包括：

19.根據權利要求1-18中任一項所述的方法，其還包括使用純化的含鐵材料形成電池組的電極。

20.根據權利要求19所述的方法，其還包括將所述電池組提供到大容量儲能系統(tǒng)中。

21.根據權利要求20所述的方法，其中所述大容量儲能系統(tǒng)是長時儲能(lodes)系統(tǒng)。

22.一種電池組和/或大容量儲能系統(tǒng)，其包括至少部分根據權利要求1-21所述的方法的操作形成的至少一個電極。

技術總結
多個實施方案包括用于純化和/或制備含鐵材料的方法。多個實施方案包括鐵礦石、鐵及其中間體的純化和/或制備。多個實施方案包括用于純化含鐵材料的方法，其包括使用包含氟的浸出液從含鐵材料中浸出一種或多種可溶性雜質。

技術研發(fā)人員：M·A·吉布森,D·C·史密斯,姜一民,K·W·施羅德,O·C·泰勒,V·謝弗里耶
受保護的技術使用者：福恩能源公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10