本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，特別涉及一種在硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法。

背景技術(shù)：

1、電池級(jí)硫酸亞鐵，指的是經(jīng)過嚴(yán)格控制，含有極低水平的鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、銅、鋅、鉛等雜質(zhì)的七水硫酸亞鐵。它主要用于制造磷酸(錳)鐵鋰電池和鈉離子電池的正極材料。然而，硫酸亞鐵酸浸液中常含有一定量的殘余硫酸(h2so4)以及大量的fe3+、al3+離子，同時(shí)其他雜質(zhì)元素離子如ni、co、cu、zn、cr、cd、as等也含量較高。

2、傳統(tǒng)工藝中，通常采用金屬鐵粉來中和殘余的硫酸，調(diào)節(jié)溶液的ph值至3.5～4.0的范圍。隨后，通過水解作用去除溶液中的fe3+、al3+離子。之后，再加入硫化鈉(na2s)、硫化銨((nh4)2s)、硫化鋇(bas)或其他有機(jī)硫化除雜劑，以進(jìn)一步去除其他雜質(zhì)元素離子。

3、然而，這種方法存在幾個(gè)顯著的問題。首先，使用金屬鐵粉調(diào)節(jié)硫酸亞鐵溶液的ph值時(shí)，其調(diào)節(jié)能力有限，只能將溶液的ph值調(diào)至4.0左右，導(dǎo)致溶液中的fe3+、al3+離子難以完全水解，且鐵粉的耗量大，對(duì)鐵粉的雜質(zhì)含量要求也較高，這使得硫酸亞鐵溶液的凈化成本相對(duì)較高。其次，在加入硫化物除雜劑如硫化鈉(na2s)、硫化銨((nh4)2s)時(shí)，這些化合物不可避免地會(huì)引入堿性陽離子，從而帶來新的雜質(zhì)，這可能對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。而使用硫化鋇(bas)或其他有機(jī)硫化除雜劑則成本較高，不具備實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的可行性。因此，如何在硫酸亞鐵溶液中有效地去除雜質(zhì)，一直是行業(yè)亟待解決的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)工藝在硫酸亞鐵溶液中和凈化雜質(zhì)離子的弊端，提供一種在硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種在硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法，包括以下步驟：

4、s1：取氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)，所述氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)的用量為硫酸亞鐵溶液中余酸、fe3+、al3+與其他雜質(zhì)元素離子的中和與除雜所需理論物質(zhì)的量的1.0～1.5倍(以鈣離子計(jì))；

5、s2：將氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)與水按重量比1:4～1:3調(diào)漿，得到漿液；

6、s3：在漿液中通入硫化氫(h2s)氣體，得到復(fù)合中和除雜劑；其中，硫化氫氣體的通入量為氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)物質(zhì)的量的0.8～1.2倍；

7、s4：將復(fù)合中和除雜劑滴加至需要凈化的硫酸亞鐵溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為55～65℃，滴加時(shí)間為1.5～2.5h，溶液終點(diǎn)ph值為4.0～5.5，滴加結(jié)束之后繼續(xù)反應(yīng)10～20min后過濾，水解沉淀去除溶液中的fe3+、al3+離子，再硫化沉淀去除溶液中的重金屬離子和其他雜質(zhì)元素離子，得到凈化后的硫酸亞鐵溶液。

8、優(yōu)選的，在步驟s1中，氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)的用量為硫酸亞鐵溶液中余酸、fe3+、al3+與其他雜質(zhì)元素離子的中和與除雜所需理論物質(zhì)的量的1.1倍(以鈣離子計(jì))。

9、優(yōu)選的，在步驟s2中，將氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)與水按重量比1:4調(diào)漿。

10、優(yōu)選的，在步驟s3中，硫化氫(h2s)氣體的通入量為氧化鈣(cao)或氫氧化鈣(ca(oh)2)物質(zhì)的量的1.0倍,。

11、優(yōu)選的，在步驟s4中，反應(yīng)溫度為60℃，滴加時(shí)間為2.0h，溶液終點(diǎn)ph值為5.0，滴加結(jié)束之后繼續(xù)反應(yīng)15min后過濾。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

13、本發(fā)明提供了一種在硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法，以氧化鈣(cao)、氫氧化鈣(ca(oh)2)與h2s氣體為原料，首先依據(jù)反應(yīng)方程式cao+h2o＝ca(oh)2制備出ca(oh)2漿料，隨后通入h2s氣體，通過反應(yīng)方程式ca(oh)2+h2s＝cas+h2o和cas+h2o＝ca(hs)(oh)，成功制備出復(fù)合中和除雜劑ca(hs)(oh)漿料。由于其分子結(jié)構(gòu)中包含oh-與hs-離子，因此具有顯著的中和與硫化除雜效果。該除雜劑能夠?qū)⒘蛩醽嗚F溶液的ph值調(diào)至5.5，展現(xiàn)出卓越的中和效能，確保硫酸亞鐵溶液中的fe3+、al3+離子充分水解。隨著溶液ph值的提升，其他雜質(zhì)元素離子的硫化去除效果也顯著增強(qiáng)。

14、此外，制備此復(fù)合中和除雜劑所需的原料——氧化鈣(cao)、氫氧化鈣(ca(oh)2)與h2s氣體，不僅用量少，而且對(duì)純度的要求也相對(duì)較低。相比之下，傳統(tǒng)硫化除雜劑如硫化鈉(na2s)、硫化銨((nh4)2s)、硫化鋇(bas)或其他有機(jī)硫化物，其添加量通常為所需去除雜質(zhì)元素離子理論量的4～5倍，而本發(fā)明的復(fù)合中和除雜劑ca(hs)(oh)僅需中和與去除雜質(zhì)元素離子理論量的1.0～1.5倍。同時(shí)，氧化鈣(cao)和氫氧化鈣(ca(oh)2)作為固體原料，價(jià)格低廉且易于獲取。h2s氣體原料可以來源于冶煉處理尾氣或高濃度h2s氣體，來源廣泛，大大降低了生產(chǎn)成本和凈化成本。

15、說明書附圖

16、圖1為硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法的工藝流程圖。

技術(shù)特征：

1.一種在硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.按照權(quán)利要求1所述的制備和使用方法，其特征在于：在步驟s1中，以鈣離子計(jì)，氧化鈣或氫氧化鈣的用量為硫酸亞鐵溶液中余酸、fe3+、al3+與其他雜質(zhì)元素離子的中和與除雜所需理論物質(zhì)的量的1.1倍。

3.按照權(quán)利要求1所述的制備和使用方法，其特征在于：在步驟s2中，將氧化鈣或氫氧化鈣與水按重量比1:4調(diào)漿。

4.按照權(quán)利要求1所述的制備和使用方法，其特征在于：在步驟s3中，硫化氫氣體的通入量為氧化鈣或氫氧化鈣物質(zhì)的量的1.0倍,。

5.按照權(quán)利要求1所述的制備和使用方法，其特征在于：在步驟s4中，反應(yīng)溫度為60℃，滴加時(shí)間為2.0h，溶液終點(diǎn)ph值為5.0，滴加結(jié)束之后繼續(xù)反應(yīng)15min后過濾。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種在硫酸亞鐵溶液中復(fù)合中和除雜劑的制備和使用方法。該方法以氧化鈣或氫氧化鈣與硫化氫氣體為原料，通過漿化、硫化的制備步驟，成功制備出復(fù)合中和除雜劑漿料，再將復(fù)合中和除雜劑滴加入硫酸亞鐵溶液中除雜。該除雜劑具有顯著的中和與硫化除雜效果，能夠?qū)⒘蛩醽嗚F溶液的pH值調(diào)至5.5，確保溶液中的Fe<supgt;3+</supgt;、Al<supgt;3+</supgt;離子充分水解，并有效去除其他雜質(zhì)元素離子。相比傳統(tǒng)硫化除雜劑，本發(fā)明所需的原料用量少、純度要求低，且價(jià)格低廉、易于獲取，大大降低了生產(chǎn)成本和凈化成本。此外，H<subgt;2</subgt;S氣體原料來源廣泛，可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：吳海濤,王春,李恒,王然,袁紅芳,林美,包云龍,朱立博,龍松林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣西匯金新能源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10