本發(fā)明涉及磷酸鐵摻雜鈦制備，尤其涉及一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法。

背景技術(shù)：

1、目前已知的磷酸鐵摻雜鈦制備方法大多數(shù)是將煅燒好的二氧化鈦與磷酸鐵、碳源、鋰源一起球磨至一定粒徑條件下，再在惰性氣體的保護(hù)下煅燒，這種制備方式的來(lái)的摻鈦均勻性沒(méi)有直接摻在磷酸鐵內(nèi)好，原因是在研磨過(guò)程中，二氧化鈦顆粒不均勻，雖然有些研磨設(shè)備可以盡可能達(dá)到粒徑分布窄再進(jìn)行煅燒過(guò)程，但是在粒徑分布的兩端，這樣的尺寸差距還是很大的。

2、現(xiàn)有工藝是將納米二氧化鈦加入硫酸亞鐵中，在合成磷酸鐵的過(guò)程中，使納米二氧化鈦?zhàn)鳛槌珊司ХN，使沉淀相都附著在納米二氧化鈦上，此類出現(xiàn)的問(wèn)題還是關(guān)于粒徑分布兩端差異巨大，不利于后期ti均勻分布在磷酸鐵鋰?yán)?，如專利cn202211595974.x。還有一些工藝是直接將含鈦液(硫酸氧鈦的)的硫酸亞鐵與不含鈦液的硫酸亞鐵相混合，然后再氧化合成磷酸鐵如專利cn202311785880.3，含鈦液的硫酸亞鐵中錳鎂離子一般都較高，即使與不含鈦液硫酸亞鐵混合，其中雜質(zhì)經(jīng)過(guò)凈化后也較難達(dá)到電池級(jí)磷酸鐵的要求(金屬雜質(zhì)含量≤100ppm)，若是將鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵中經(jīng)過(guò)冷凍過(guò)濾后附著鈦液直接當(dāng)作摻鈦原料，不進(jìn)行凈化，弊端雜質(zhì)離子太多；如若凈化，弊端在于在凈化過(guò)程中，ti會(huì)隨著雜質(zhì)沉淀下來(lái)，其中磷酸鈦的溶度積常數(shù)ksp遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于磷酸錳鹽和磷酸鎂鹽的溶度積常數(shù)ksp。還有一些直接用水解偏鈦酸作為鈦源摻雜，此時(shí)偏鈦酸已經(jīng)是粒徑不均的情況，此法也不能將鈦分布均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1.要解決的技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中摻鈦磷酸鐵的制備方法導(dǎo)致?lián)解伨鶆蛐暂^差的問(wèn)題，而提出的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法。

3、2.技術(shù)方案

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

5、一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，包括以下步驟：

6、步驟1：將水解偏鈦酸固液分離，濾餅為偏鈦酸，通過(guò)葉濾機(jī)經(jīng)兩次打漿洗滌，得到凈化后的偏鈦酸；

7、步驟2：將偏鈦酸打漿至300-350g/l，轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，加入98％濃硫酸，開(kāi)啟夾套加熱，通過(guò)觀察視窗，見(jiàn)偏鈦酸在高溫濃硫酸的作用下變成深褐色透明的硫酸氧鈦液體；

8、步驟3：將制備的硫酸氧鈦加入到配制好濃度的硫酸亞鐵溶液，在反應(yīng)釜中攪拌均勻至澄清液體，使摻雜的鈦以離子形式均勻分布在整個(gè)反應(yīng)釜中；

9、步驟4：配制定量六偏磷酸鈉與雙氧水混合物，將混合液加入到反應(yīng)釜內(nèi)，同時(shí)將硫酸與六偏磷酸鈉一起并流加入，維持ph在1.2-1.5之間；

10、步驟5：再向反應(yīng)釜中緩慢通入28％氨水，控制反應(yīng)釜體系ph在1.5-1.8之間，沉淀鐵源、鈦源；

11、步驟6：洗滌黃色的磷酸鐵前驅(qū)體至濾液電導(dǎo)率1000us/cm以下，補(bǔ)加磷源進(jìn)行陳化過(guò)程，數(shù)小時(shí)后淡粉色磷酸鐵生成，后續(xù)洗滌、烘干、煅燒，得到其他雜質(zhì)離子含量很低的摻鈦磷酸鐵成品。

12、優(yōu)選地，所述步驟1中凈化后的偏鈦酸mn、mg含量＜20ppm。

13、優(yōu)選地，所述步驟2中濃硫酸與偏鈦酸的質(zhì)量比為6：8。

14、優(yōu)選地，所述步驟2中夾套加熱升溫至130-150℃，保溫2-3h。

15、優(yōu)選地，所述步驟4中按照p：fe物質(zhì)的量比為1-1.2：1，h2o2：fe物質(zhì)的量比為0.55-0.65：1，將混合液加入到反應(yīng)釜內(nèi)。

16、優(yōu)選地，所述步驟4中并流加入硫酸且維持ph用于防止局部ph過(guò)高變化成氫氧化鐵沉淀。

17、優(yōu)選地，所述步驟5中需確保其他雜質(zhì)以離子形式留在溶液中。

18、優(yōu)選地，所述步驟6中磷源種類為鈉的磷酸鹽、銨的磷酸鹽或磷酸。

19、3.有益效果

20、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

21、本發(fā)明中，通過(guò)將凈化鈦的步驟放在第一步，使其不會(huì)被后續(xù)凈化過(guò)程消耗；并通過(guò)不加其他金屬雜質(zhì)將洗滌后的固態(tài)鈦溶解為離子狀態(tài)，且將六偏磷酸鈉和雙氧水與硫酸并流控制ph，防止局部ph過(guò)高生成氫氧化鐵沉淀析出，無(wú)法在漿料中分散均勻；通過(guò)氨水控制ph只沉淀鐵與鈦，將其他金屬雜質(zhì)離子洗去，從而得到雜質(zhì)離子含量很低的摻鈦磷酸鐵成品。

技術(shù)特征：

1.一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟1中凈化后的偏鈦酸mn、mg含量＜20ppm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟2中濃硫酸與偏鈦酸的質(zhì)量比為6：8。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟2中夾套加熱升溫至130-150℃，保溫2-3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟4中按照p：fe物質(zhì)的量比為1-1.2：1，h2o2：fe物質(zhì)的量比為0.55-0.65：1，將混合液加入到反應(yīng)釜內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟4中并流加入硫酸且維持ph用于防止局部ph過(guò)高變化成氫氧化鐵沉淀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟5中需確保其他雜質(zhì)以離子形式留在溶液中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，其特征在于，所述步驟6中磷源種類為鈉的磷酸鹽、銨的磷酸鹽或磷酸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于磷酸鐵摻雜鈦制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用偏鈦酸與鈦白副產(chǎn)物制備摻鈦磷酸鐵的方法，包括以下步驟：步驟1：凈化偏鈦酸；步驟2：制備硫酸氧鈦液體；步驟3：使摻雜的鈦以離子形式均勻分布在整個(gè)反應(yīng)釜中；步驟4：配制定量六偏磷酸鈉與雙氧水混合物，將混合液加入到反應(yīng)釜內(nèi)，同時(shí)將硫酸與六偏磷酸鈉一起并流加入；步驟5：沉淀鐵源、鈦源；步驟6：制備摻鈦磷酸鐵成品。本發(fā)明通過(guò)將凈化鈦的步驟放在第一步，使其不會(huì)被后續(xù)凈化過(guò)程消耗；并通過(guò)不加其他金屬雜質(zhì)將洗滌后的固態(tài)鈦溶解為離子狀態(tài)；通過(guò)氨水控制pH只沉淀鐵與鈦，將其他金屬雜質(zhì)離子洗去，從而得到雜質(zhì)離子含量很低的摻鈦磷酸鐵成品。

技術(shù)研發(fā)人員：花卉,王志鵬,顧少康,殷浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：甘肅東方鈦業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10