副产硫酸亚铁制备电池级草酸亚铁的试验
1试验
1.1试剂与仪器
试剂：七水硫酸亚铁（湖南株化集团钛白副产）、草酸（工业级）、硫酸（AR）、氨水（AR）、铁粉（AR）。副产硫酸亚铁化学构成：w（FeSO4?7H2O）=80.120%，w（Ti）=0.270%，w（Al）=0.090%，w（Mn）=0.080%，w（游离酸）=1.770%，w［重金属（以Pb计）］=0.021%，w（水不溶物）=0.350%。
仪器：JJ-1型精细增力电动拌和器、SHB—Ⅲ型循环水式多用真空泵、DHG一9245A型电热恒温鼓风干燥箱、LS—POP（Ⅲ）型激光粒度分析仪、AA-640型原子吸收光谱仪。
1.2试验进程
将固体副产硫酸亚铁用水溶解，拌和、升温，参加少数复原铁粉，坚持反响pH为4～5，硫酸亚铁中的金属离子将生成沉积，沉降到反响器底部，静置1～2d，过滤得纯洁硫酸亚铁溶液。在拌和条件下将氨水参加上述纯洁硫酸亚铁溶液中，并操控好反响温度，此刻即生成氢氧化亚铁沉积。将草酸溶液滴入氢氧化亚铁悬浮液中，氢氧化亚铁即转化成草酸亚铁，用硫酸调理pH，待物料反响充分后，将反响物料进行固液别离，经水洗、烘干，得到淡黄色的均匀粒径小于3.0μm的电池级草酸亚铁商品。反响进程中发生的硫酸铵溶液浓缩后能够出产农用硫酸铵，出产进程中无新的“三废”发生。
2结果与评论
2.1除杂
硫酸亚铁是硫酸法出产钛白粉的副产物，要以其替代工业硫酸亚铁作为质料出产高纯超微细草
酸亚铁，有必要除掉硫酸亚铁中钛、铝、锰、重金属等杂质，锂离子电池材料对金属杂质含量的需求十分严苛，除杂进程中既要使有害杂质彻底去除，又不能带入新的杂质，单质铁粉不仅能使Fe3+复原成Fe2+，将溶液中的重金属置换出来，还能促进钛、锰、铝水解，使其以沉积的方式除掉，所以试验选用复原铁粉作为除杂剂。Fe3+的复原和重金属离子的置换都很简单进行，反响也很彻底，铝、锰的水解反响与钛的水解相似，而其含量较钛低很多。因而除杂反响首要调查反响温度和反响时刻对钛水解反响的影响。
1）反响温度。在铁粉加量为硫酸亚铁的1.0%（质量分数，下同）、水解反响pH=5.0、水解反响时刻为6h的条件下调查反响温度对除杂作用的影响，反响温度对钛的脱除率影响较大，温度越高水解反响越彻底，因锂离子电池正极料对质料的需求很严苛，各种有害金属杂质的质量分数有必要小于1×10-5，因而，为了确保草酸亚铁商品杂质含量达标，除杂反响温度需坚持在95℃摆布，溶液中的钛及其他杂质含量小于3mg/L，杂质根本脱除洁净。
2）反响时刻。在铁粉加量为硫酸亚铁的1.0%、水解反响pH=5.0、水解反响温度为95℃的条件下调查反响时刻对除杂作用的影响，结果表明：钛的水解反响是一个十分缓慢的进程，跟着反响时刻的延伸，水解越来越彻底，但水解6h时，钛的脱除率挨近100%，溶液中钛质量浓度小于3mg/L，再持续延伸反响时刻已无必要。
2.2沉积
由于硫酸亚铁和草酸在水溶液中直接反响无法得到粒径细微的草酸亚铁商品，所以先要将硫酸亚铁用氨水沉积生成超微细氢氧化亚铁晶体，再用草酸将氢氧化亚铁转化成所需的超微细草酸亚铁商品，沉积反响的意图是为了操控商品粒径，反响温度和硫酸亚铁溶液的浓度是影响粒径的2个重要要素。
1）亚铁溶液浓度。在氨水加量为理论量的100%、沉积反响时刻为0.5h、沉积反响温度为40℃的条件下，调查硫酸亚铁浓度对商品粒径的影响，结果表明：硫酸亚铁溶液的浓度对商品粒径是一个重要的影响要素，这是由于反响物浓度越高，系统的过饱和度越大，晶体成核的速率大于成长速率，另外，溶液浓度增大使得系统中粒子运动的阻力也增大，减小了粒子彼此磕碰吸附的机率，因而简单得到粒径细微的晶体。要得到粒径小于3.0μm的超微细草酸亚铁商品，其质量浓度应操控在90g/L以上。但质量浓度过高会导致硫酸亚铁以结晶方式分出，然后引起管道阻塞，给出产和操作带来不方便。故硫酸亚铁质量浓度以90g/L为宜。
2）反响温度。在氨水加量为理论量的100%、沉积反响时刻为0.5h、硫酸亚铁质量浓度为90g/L条件下，调查沉积反响温度对商品粒径的影响，结果：通过操控不同的沉积反响温62度，能够实现商品粒径在1～10μm内恣意调控，要得到3.0μm以下的商品，需将沉积反响温度操控在40℃摆布。2.3转化转化反响是将沉积反响得到的氢氧化亚铁结晶与草酸溶液反响，使之转化成超微细草酸亚铁商品。转化反响是不是反响彻底，直接影响到商品的纯度。要点调查了反响时刻和pH对商品纯度的影响。
1）转化反响时刻。在草酸加量为理论量的100%、转化反响pH为2.0、反响温度为40℃条件下，调查反响时刻对商品纯度的影响，结果如图5所示。氢氧化亚铁是沉积物，它与草酸溶液的反响不行能在瞬
间完结。由图5可见，跟着转化时刻的延伸，商品草酸亚铁的纯度不断提高，但转化时刻到达60min后，草酸亚铁商品的纯度到达99.6%，纯度提高的起伏显着减小，因而转化时刻以60min为宜。
2）pH。在草酸加量为理论量的100%、转化反响时刻为60min、反响温度为40℃条件下，调查反响系统的酸度对商品纯度的影响，结果如图6所示。草酸亚铁在碱性或中性环境中是不稳定的，简单分化或被氧化，只要在酸性环境中才能坚持稳定，因而在转化反响完结后有必要调整反响系统的pH。为了确保商品的纯度大于99.5%，反响系统的pH应坚持在2.0以下，但过高的酸度又会使草酸亚铁有些溶解，形成收率下降，因而转化反响的pH操控在2.0摆布为宜。
1.1试剂与仪器
试剂：七水硫酸亚铁（湖南株化集团钛白副产）、草酸（工业级）、硫酸（AR）、氨水（AR）、铁粉（AR）。副产硫酸亚铁化学构成：w（FeSO4?7H2O）=80.120%，w（Ti）=0.270%，w（Al）=0.090%，w（Mn）=0.080%，w（游离酸）=1.770%，w［重金属（以Pb计）］=0.021%，w（水不溶物）=0.350%。
仪器：JJ-1型精细增力电动拌和器、SHB—Ⅲ型循环水式多用真空泵、DHG一9245A型电热恒温鼓风干燥箱、LS—POP（Ⅲ）型激光粒度分析仪、AA-640型原子吸收光谱仪。
1.2试验进程
将固体副产硫酸亚铁用水溶解，拌和、升温，参加少数复原铁粉，坚持反响pH为4～5，硫酸亚铁中的金属离子将生成沉积，沉降到反响器底部，静置1～2d，过滤得纯洁硫酸亚铁溶液。在拌和条件下将氨水参加上述纯洁硫酸亚铁溶液中，并操控好反响温度，此刻即生成氢氧化亚铁沉积。将草酸溶液滴入氢氧化亚铁悬浮液中，氢氧化亚铁即转化成草酸亚铁，用硫酸调理pH，待物料反响充分后，将反响物料进行固液别离，经水洗、烘干，得到淡黄色的均匀粒径小于3.0μm的电池级草酸亚铁商品。反响进程中发生的硫酸铵溶液浓缩后能够出产农用硫酸铵，出产进程中无新的“三废”发生。
2结果与评论
2.1除杂
硫酸亚铁是硫酸法出产钛白粉的副产物，要以其替代工业硫酸亚铁作为质料出产高纯超微细草
酸亚铁，有必要除掉硫酸亚铁中钛、铝、锰、重金属等杂质，锂离子电池材料对金属杂质含量的需求十分严苛，除杂进程中既要使有害杂质彻底去除，又不能带入新的杂质，单质铁粉不仅能使Fe3+复原成Fe2+，将溶液中的重金属置换出来，还能促进钛、锰、铝水解，使其以沉积的方式除掉，所以试验选用复原铁粉作为除杂剂。Fe3+的复原和重金属离子的置换都很简单进行，反响也很彻底，铝、锰的水解反响与钛的水解相似，而其含量较钛低很多。因而除杂反响首要调查反响温度和反响时刻对钛水解反响的影响。
1）反响温度。在铁粉加量为硫酸亚铁的1.0%（质量分数，下同）、水解反响pH=5.0、水解反响时刻为6h的条件下调查反响温度对除杂作用的影响，反响温度对钛的脱除率影响较大，温度越高水解反响越彻底，因锂离子电池正极料对质料的需求很严苛，各种有害金属杂质的质量分数有必要小于1×10-5，因而，为了确保草酸亚铁商品杂质含量达标，除杂反响温度需坚持在95℃摆布，溶液中的钛及其他杂质含量小于3mg/L，杂质根本脱除洁净。
2）反响时刻。在铁粉加量为硫酸亚铁的1.0%、水解反响pH=5.0、水解反响温度为95℃的条件下调查反响时刻对除杂作用的影响，结果表明：钛的水解反响是一个十分缓慢的进程，跟着反响时刻的延伸，水解越来越彻底，但水解6h时，钛的脱除率挨近100%，溶液中钛质量浓度小于3mg/L，再持续延伸反响时刻已无必要。
2.2沉积
由于硫酸亚铁和草酸在水溶液中直接反响无法得到粒径细微的草酸亚铁商品，所以先要将硫酸亚铁用氨水沉积生成超微细氢氧化亚铁晶体，再用草酸将氢氧化亚铁转化成所需的超微细草酸亚铁商品，沉积反响的意图是为了操控商品粒径，反响温度和硫酸亚铁溶液的浓度是影响粒径的2个重要要素。
1）亚铁溶液浓度。在氨水加量为理论量的100%、沉积反响时刻为0.5h、沉积反响温度为40℃的条件下，调查硫酸亚铁浓度对商品粒径的影响，结果表明：硫酸亚铁溶液的浓度对商品粒径是一个重要的影响要素，这是由于反响物浓度越高，系统的过饱和度越大，晶体成核的速率大于成长速率，另外，溶液浓度增大使得系统中粒子运动的阻力也增大，减小了粒子彼此磕碰吸附的机率，因而简单得到粒径细微的晶体。要得到粒径小于3.0μm的超微细草酸亚铁商品，其质量浓度应操控在90g/L以上。但质量浓度过高会导致硫酸亚铁以结晶方式分出，然后引起管道阻塞，给出产和操作带来不方便。故硫酸亚铁质量浓度以90g/L为宜。
2）反响温度。在氨水加量为理论量的100%、沉积反响时刻为0.5h、硫酸亚铁质量浓度为90g/L条件下，调查沉积反响温度对商品粒径的影响，结果：通过操控不同的沉积反响温62度，能够实现商品粒径在1～10μm内恣意调控，要得到3.0μm以下的商品，需将沉积反响温度操控在40℃摆布。2.3转化转化反响是将沉积反响得到的氢氧化亚铁结晶与草酸溶液反响，使之转化成超微细草酸亚铁商品。转化反响是不是反响彻底，直接影响到商品的纯度。要点调查了反响时刻和pH对商品纯度的影响。
1）转化反响时刻。在草酸加量为理论量的100%、转化反响pH为2.0、反响温度为40℃条件下，调查反响时刻对商品纯度的影响，结果如图5所示。氢氧化亚铁是沉积物，它与草酸溶液的反响不行能在瞬
间完结。由图5可见，跟着转化时刻的延伸，商品草酸亚铁的纯度不断提高，但转化时刻到达60min后，草酸亚铁商品的纯度到达99.6%，纯度提高的起伏显着减小，因而转化时刻以60min为宜。
2）pH。在草酸加量为理论量的100%、转化反响时刻为60min、反响温度为40℃条件下，调查反响系统的酸度对商品纯度的影响，结果如图6所示。草酸亚铁在碱性或中性环境中是不稳定的，简单分化或被氧化，只要在酸性环境中才能坚持稳定，因而在转化反响完结后有必要调整反响系统的pH。为了确保商品的纯度大于99.5%，反响系统的pH应坚持在2.0以下，但过高的酸度又会使草酸亚铁有些溶解，形成收率下降，因而转化反响的pH操控在2.0摆布为宜。
