一種鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，屬于硫酸亞鐵除雜【技術(shù)領(lǐng)域】。將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解，并進(jìn)行一系列前期處理得到硫酸亞鐵清液，將硫酸亞鐵清液蒸發(fā)濃縮并趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶，并過(guò)濾，將濾渣烘干，最終得到純度較高的七水合硫酸亞鐵固體。本發(fā)明可通過(guò)反復(fù)進(jìn)行重結(jié)晶過(guò)程的操作去除Mn及其他各雜質(zhì)，相比離子交換法除雜，具有去除雜率高、工藝流程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，其中，本發(fā)明Mn的去除率為69.56%以上，而離子交換法Mn的去除率僅為12.5%，有效地提純了鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵。
【專利說(shuō)明】一種鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，屬于硫酸亞鐵除雜【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]硫酸亞鐵用途廣泛，通常用作凈水劑、添加劑、催化劑、吸附劑、復(fù)合肥料等。硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，鋼鐵酸洗過(guò)程的副產(chǎn)物即為硫酸亞鐵。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)It鈦白粉，約產(chǎn)生3^4tFeS04.7H20，全國(guó)每年產(chǎn)生鈦白副產(chǎn)品硫酸亞鐵約300萬(wàn)t，因其含多種雜質(zhì)，不能直接利用，一部分用作凈水劑、肥料和飼料添加劑，一部分用于生產(chǎn)氧化鐵顏料，絕大部分作為廢棄物拋棄，或隨地堆放，不僅浪費(fèi)硫和鐵資源，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。
[0003]在鋰離子電池行業(yè)中，純度較高的硫酸亞鐵可用于制備鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰的原材料草酸亞鐵。草酸亞鐵純度的高低和粒徑的大小對(duì)合成的磷酸亞鐵鋰性能影響非常大，相應(yīng)地對(duì)硫酸亞鐵的純度要求比較高。將鈦白副產(chǎn)品硫酸亞鐵進(jìn)行提純處理，有望用于鋰離子電池行業(yè)原材料的制備。常用的除雜方法主要是離子交換法，但離子交換法對(duì)Mn的去除效果不明顯。
[0004]近年來(lái)，3G手機(jī)、儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車等便攜儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)展促使鋰電行業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)鋰電池的需求量大幅度增加，其原材料草酸亞鐵的市場(chǎng)容量也將急劇擴(kuò)大，市場(chǎng)前景十分廣闊。若能將大量的鈦白副產(chǎn)品硫酸亞鐵進(jìn)行提純處理制備電池級(jí)高純超細(xì)草酸亞鐵，供應(yīng)鋰電池行業(yè)的大量需求，既能解決硫酸亞鐵大量堆積造成的環(huán)境污染問(wèn)題，又能滿足鋰電池行業(yè)對(duì)于草酸亞鐵的需求，促進(jìn)動(dòng)力電池行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不·足，本發(fā)明提出一種鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，采用重結(jié)晶法除錳制備得到純度較高的七水合硫酸亞鐵，提供了一種錳去除率高、流程短、成本低、對(duì)環(huán)境友好的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的新方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解，并進(jìn)行一系列前期處理得到硫酸亞鐵清液，將硫酸亞鐵清液蒸發(fā)濃縮并趁熱過(guò)濾，再將濾液冷卻結(jié)晶，并過(guò)濾，將濾渣烘干，最終得到純度較高的七水合硫酸亞鐵固體。具體步驟包括如下:
(1)將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解在水中調(diào)制成濃度為26~41wt%的溶液，然后按照固液比1.5~2.7:100g/ml向溶液中加入鐵粉，再調(diào)節(jié)溶液的pH為1.5~2.5，并在隔絕空氣的條件下加熱至70~80°C的溫度保溫3~5小時(shí)；
(2)向步驟(1)保溫后的溶液中加入絮凝劑，溶液分層后分離出上層清液，將上層清液不斷攪拌并加熱沸騰蒸發(fā)至原清液體積的2/3以下，再將濾液冷卻結(jié)晶后抽濾，最后將抽濾得到的結(jié)晶物烘干，即得到除錳后的七水合硫酸亞鐵，Mn的去除率為52.5%~69.56%(Mn含量為 0.016wt% ~0.028wt%)。
[0007]所述鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為硫酸法生產(chǎn)鈦白粉鋼鐵酸洗過(guò)程中的副產(chǎn)品(雜質(zhì)含量較高的硫酸亞鐵固體)，純度為70%~85%，錳含量為0.037~0.092wt%。[0008]所述步驟(1)中溶解鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵的水為去離子水或蒸餾水。
[0009]所述鐵粉為分析純還原鐵粉。
[0010]所述步驟(1)中調(diào)節(jié)溶液的pH值采用硫酸，硫酸為濃硫酸或濃度為30~50volt%的稀硫酸。
[0011 ] 所述絮凝劑為濃度為0.3~0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液。
[0012]所述絮凝劑的加入量與溶液的比例為0.05~0.2:100。
[0013]本發(fā)明提供了一種有效除錳、流程短、成本低、對(duì)環(huán)境友好的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除猛新思路，有M效果是:
(I)本發(fā)明以鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為原料，經(jīng)重結(jié)晶可制備得到純度較高的七水合硫酸亞鐵,該工藝流程短、操作簡(jiǎn)單。
[0014](2)本發(fā)明可通過(guò)反復(fù)進(jìn)行重結(jié)晶過(guò)程的操作去除Mn及其他各雜質(zhì)，相比離子交換法除雜，具有去除雜率高、工藝流程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，其中，本發(fā)明Mn的去除率為69.56%以上，而離子交換法Mn的去除率僅為12.5%，有效地提純了鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵。純度提高到99%以上。
[0015](3)本發(fā)明作為以鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為原料制備純度較高的七水合硫酸亞鐵，可用于鋰離子電池材料的原料，解決了鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵作為廢棄物堆放，拋棄，浪費(fèi)硫和鐵資源，嚴(yán)重污染環(huán)境的 問(wèn)題。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]實(shí)施方式一:本實(shí)施方式的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法為:
(1)將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解在水中調(diào)制成濃度為26wt%的溶液，然后按照固液比
2.4:100g/ml向溶液中加入鐵粉，再用濃度為50volt%的稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2.5，并用石蠟密封后加熱至70°C的溫度保溫5小時(shí)(其中，鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為硫酸法生產(chǎn)鈦白粉鋼鐵酸洗過(guò)程中的副產(chǎn)品，純度為70%，Mn含量為0.037%, Cu含量為0.00031%, Ni含量為
0.0019% ；Zn 含量為 0.0026% ；Mg 含量為 0.87%)；
(2)向步驟(1)保溫后的溶液中加入絮凝劑(濃度為0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝劑的加入量與溶液的體積比為0.1: 100)，溶液分層后分離出上層清液，將上層清液不斷攪拌并加熱沸騰蒸發(fā)至原清液體積的2/3，再將濾液冷卻結(jié)晶后抽濾，最后將抽濾得到的結(jié)晶物烘干，即得到除錳后的七水合硫酸亞鐵，Mn的去除率為52.5%。
[0018]實(shí)施方式二:本實(shí)施方式的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法為:
(O將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解在水中調(diào)制成濃度為41wt%的溶液，然后按照固液比
1.5:100g/ml向溶液中加入鐵粉，再用濃硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH為1.5，并在隔絕空氣的條件下加熱至80°C的溫度保溫3小時(shí)(其中，鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為硫酸法生產(chǎn)鈦白粉鋼鐵酸洗過(guò)程中的副產(chǎn)品，純度為85%，Mn含量為0.080%)；
(2)向步驟(1)保溫后的溶液中加入絮凝劑(濃度為0.4wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝劑的加入量與溶液的體積比為0.05:100)，溶液分層后分離出上層清液，將上層清液不斷攪拌并加熱沸騰蒸發(fā)至原清液體積的1/3以下，再將濾液冷卻結(jié)晶后抽濾，最后將抽濾得到的結(jié)晶物烘干，即得到除錳后的七水合硫酸亞鐵，Mn的去除率為59.70%。[0019]實(shí)施方式三:本實(shí)施方式的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法為:
(1)將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解在水中調(diào)制成濃度為30wt%的溶液，然后按照固液比2.7: 100g/ml向溶液中加入鐵粉，再用濃度為40volt%的稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2，并在隔絕空氣的條件下加熱至78°C的溫度保溫4小時(shí)(其中，鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為硫酸法生產(chǎn)鈦白粉鋼鐵酸洗過(guò)程中的副產(chǎn)品，純度為76%，Mn含量為0.092%)；
(2)向步驟(1)保溫后的溶液中加入絮凝劑(濃度為0.3wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝劑的加入量與溶液的體積比為0.1: 100)，溶液分層后分離出上層清液，將上層清液不斷攪拌并加熱沸騰蒸發(fā)至原清液體積的1/3，再將濾液冷卻結(jié)晶后抽濾，最后將抽濾得到的結(jié)晶物烘干，即得到除錳后的七水合硫酸亞鐵，Mn的去除率為69.56%。
[0020]實(shí)施方式四:本實(shí)施方式的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法為:
(1)將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解在水中調(diào)制成濃度為38wt%的溶液，然后按照固液比2.3: 100g/ml向溶液中加入鐵粉，再用濃度為30volt%的稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH為2.2，并在隔絕空氣的條件下加熱至76°C的溫度保溫3.6小時(shí)(其中，鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為硫酸法生產(chǎn)鈦白粉鋼鐵酸洗過(guò)程中的副產(chǎn)品，純度為76%，Mn含量為0.092%)；
(2)向步驟(1)保溫后的溶液中加入絮凝劑(濃度為0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝劑的加入量與溶液的體積比為0.2:100)，溶液分層后分離出上層清液，將上層清液不斷攪拌并加熱沸騰蒸發(fā)至原清液體積的1/4，再將濾液冷卻結(jié)晶后抽濾，最后將抽濾得到的結(jié)晶物烘干，即得到除錳后的七水合硫酸亞鐵，Mn的去除率為66.29%。
[0021]以上對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵溶解在水中調(diào)制成濃度為26~41wt%的溶液，然后按照固液比1.5~2.7:100g/ml向溶液中加入鐵粉，再調(diào)節(jié)溶液的pH為1.5~2.5，并在隔絕空氣的條件下加熱至70~80°C的溫度保溫3~5小時(shí)； (2)向步驟(1)保溫后的溶液中加入絮凝劑，溶液分層后分離出上層清液，將上層清液不斷攪拌并加熱沸騰蒸發(fā)至原清液體積的2/3以下，再將濾液冷卻結(jié)晶后抽濾，最后將抽濾得到的結(jié)晶物烘干，即得到除錳后的七水合硫酸亞鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，其特征在于:所述鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為硫酸法生產(chǎn)鈦白粉鋼鐵酸洗過(guò)程中的副產(chǎn)品，純度為70%~85%，錳含量為0.037 ~0.092wt%o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，其特征在于:所述步驟(1)中調(diào)節(jié)溶液的PH值采用硫酸，硫酸為濃硫酸或濃度為30~50volt%的稀硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，其特征在于:所述絮凝劑為濃度為0.3~0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵除錳的方法，其特征在于:所述絮凝劑的加入量與溶液的比例為0.`05~0.2:100。
【文檔編號(hào)】C01G49/14GK103626239SQ201310471549
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】吳鑒, 姚耀春, 龍萍, 任新林, 楊斌, 馬文會(huì), 劉大春, 徐寶強(qiáng), 戴永年 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)