一種利用廢棄磷化渣提取制備水合羥基磷酸鐵的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)廢渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用廢棄磷化渣提取制備水合羥基磷酸鐵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷化是常用的表面處理技術(shù)，在汽車、化工、船舶、航天航空及家用電器等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。近些年，雖然磷化技術(shù)已經(jīng)有很大進(jìn)步，但隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其副產(chǎn)品磷化渣的產(chǎn)量也日益增加，全國年產(chǎn)磷化渣量可達(dá)幾十萬甚至上百萬噸。磷化渣含有大量磷酸根，呈酸性，還含有對環(huán)境有污染的鋅、錳、鎳等離子，如對磷化渣處理不當(dāng)，隨意堆放，會對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，破壞生態(tài)平衡。
[0003]水合羥基磷酸鐵是一種重要的工業(yè)原料，用作催化劑及制造陶瓷的原料，也可作為制造磷酸鐵鋰電池的電極材料。將固廢磷化渣處理綜合處理后，從中提取水合羥基磷酸鐵不僅可以實現(xiàn)危險廢物的無害化，減少對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞，也可以實現(xiàn)資源的再利用。例如CN 103832990 A就公開了一種利用鹽酸溶解磷化渣，并用氫氧化鈉去除雜離子，從而得到純度較高的磷酸鐵的方法，該方法存在操作過程較為復(fù)雜、酸堿廢水產(chǎn)生量較大等問題。
[0004]因此，開發(fā)一種操作簡單，易于控制并且二次污染較小的磷化渣處理方法并回收利用其中的磷酸鐵主成分具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單的利用廢棄磷化渣提取制備水合羥基磷酸鐵的方法，該方法得到的水合羥基磷酸鐵純度較高，可作為功能材料用于制備防腐涂料、絮凝劑，或者作為制備磷酸鐵鋰電池電極的原料
本發(fā)明具體技術(shù)方案如下。
本發(fā)明提供一種利用廢棄磷化渣提取制備水合羥基磷酸鐵的方法，其采用水熱法從廢棄磷化渣中提取制備水合羥基磷酸鐵；其中，水熱反應(yīng)的溶劑由水以及溶劑A組成，所述溶劑A選自乙醇、乙酸、草酸飽和溶液、磷酸、氨水(25%?28%)和有機胺中的任意一種。
[0006]本發(fā)明的水熱反應(yīng)中，磷化渣和水的重量比為1: 0.5~1:5 ;水和溶劑A的體積比為1:0.01- 1:2 ;水熱反應(yīng)溫度為60°C -350°C ;水熱反應(yīng)時間為1~24小時。
[0007]本發(fā)明中，所述水熱反應(yīng)中，所述氨水的質(zhì)量百分濃度為25%?28%，采用的有機胺為乙胺或者六亞甲基四胺。
[0008]本發(fā)明的水熱反應(yīng)前，包括將廢棄磷化渣進(jìn)行干燥、研磨的預(yù)處理步驟。
[0009]本發(fā)明的水熱反應(yīng)后，包括自然冷卻、抽濾、收集濾餅洗滌，干燥和研磨的后處理步驟。
[0010]本發(fā)明水熱反應(yīng)前，干燥步驟在室溫至150°C的溫度下進(jìn)行。
[0011]本發(fā)明水熱反應(yīng)后，干燥步驟在室溫至250°C的溫度下進(jìn)行。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:通過本發(fā)明提取的水合羥基磷酸鐵具有較高的純度，純度最高可達(dá)90%以上，可作為防腐涂料和防銹漆的原料。該發(fā)明實現(xiàn)了危險廢物磷化渣的無害化處理，減少對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞，從磷化渣中提取了水合羥基磷酸鐵，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0013]圖1是實施例1以乙酸作為溶劑制備的水合羥基磷酸鐵的Sffl圖譜。
[0014]圖2是實施例1以乙酸作為溶劑制備的水合羥基磷酸鐵的XRD圖譜。
[0015]圖3是實施例5以氨水作為溶劑制備的水合羥基磷酸鐵的SEM圖譜。
[0016]圖4是實施例6以六亞甲基四胺作為溶劑制備的水合羥基磷酸鐵的SEM圖譜。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0018]實施例1
本實施例中，首先將對鋼鐵進(jìn)行磷化處理所產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)一一磷化渣在鼓風(fēng)干燥箱中于90°C下干燥處理12小時，研磨至100目；稱取50g經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣于反應(yīng)釜中，加入30g蒸餾水，攪拌混合均勻。然后向上述混合液中加入20g乙酸，混合均勻后，在200°C下恒溫反應(yīng)6小時。待反應(yīng)釜冷卻后，將其中混合料用真空抽濾機抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性；將所得濾餅在100°C下干燥10小時，研磨至200目，即得到水合羥基磷酸鐵粉末，根據(jù)水熱反應(yīng)前后樣品質(zhì)量，羥基磷酸鐵產(chǎn)率約為78.48%。
[0019]實施例1所得樣品的SEM圖片如圖1所示。從SEM圖片上看，合成的水合羥基磷酸鐵呈正八面體，且表面光滑，大小也比較均勻，表明采用水熱法能夠得到形貌較好的水合羥基磷酸鐵。所得樣品的XRD圖譜如圖2所示，通過jade分析軟件對圖譜進(jìn)行物相分析，所得樣品的XRD圖譜與水合羥基磷酸鐵的標(biāo)準(zhǔn)圖譜完全匹配，從圖中可以看出在2 Θ =26.5°和28°左右有較強的衍射峰，并且雜質(zhì)峰較少，說明水熱法合成的水合羥基磷酸鐵結(jié)晶度較高，結(jié)構(gòu)較為理想。
[0020]實施例1所得到的羥基磷酸鐵純度較高，可達(dá)到90%以上，顆粒大小均勻程度高，在水中溶解物較少，并且該物質(zhì)除與熱鹽酸反應(yīng)外，不與其他酸反應(yīng)，具有良好的耐水性、耐堿性，可應(yīng)用于防腐涂料、防銹顏料領(lǐng)域中。
[0021]實施例2
本實施例中，將磷化渣在鼓風(fēng)干燥箱中于90°C下干燥處理12小時，研磨至100目；稱取50g經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣于反應(yīng)釜中，加入50g蒸餾水，攪拌混合均勻。然后向上述混合液中加入50g無水乙醇，混合均勻后，在350°C下恒溫反應(yīng)1小時。待反應(yīng)釜冷卻后，將其中混合料用真空抽濾機抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性；將所得濾餅在120°C下干燥8小時，研磨至200目，得到水合羥基磷酸鐵粉末，產(chǎn)率約為70.55%。利用本實施例中的實驗條件得到的羥基磷酸鐵表面較為光滑，呈八面體結(jié)構(gòu)，純度能夠達(dá)到80%，可滿足一般防銹顏料性能要求。
[0022]實施例3
本實施例中，將磷化渣在鼓風(fēng)干燥箱中于90°C下干燥處理12小時，研磨至100目；稱取50g經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣于反應(yīng)釜中，加入20g蒸餾水，攪拌混合均勻。然后稱取10g草酸晶體于燒杯中，加入30g蒸餾水，微熱使草酸完全溶解，將草酸溶液緩慢加到上述反應(yīng)釜中的磷化渣混合液中，混合均勻后，在100°C下恒溫反應(yīng)20小時。待反應(yīng)釜冷卻后，將其中混合料用真空抽濾機抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性；將所得濾餅在90°C下干燥12小時，研磨至200目，得到水合羥基磷酸鐵粉末，產(chǎn)率約為84.62%。本實施例得到的樣品類似球狀，由圓柱體堆積而成，表面凹凸不平。
[0023]實施例4
本實施例中，將磷化渣在鼓風(fēng)干燥箱中于90°C下干燥處理12小時，研磨至100目；稱取50g經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣于反應(yīng)釜中，加入200g蒸餾水，攪拌混合均勻。然后向上述混合液中加入5g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的濃磷酸，混合均勻后，在300°C下恒溫反應(yīng)2小時。待反應(yīng)釜冷卻后，將其中混合料用真空抽濾機抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性；將所得濾餅在110°C下干燥10小時，研磨至200目，即得到純度較高的水合羥基磷酸鐵粉末，產(chǎn)率約為72.36%，純度可達(dá)到80%左右，樣品表面比較光滑，形狀呈八面體，大小比較均勻，進(jìn)一步提高純度后可應(yīng)用于防銹涂料中。
[0024]實施例5
本實施例中，將磷化渣在鼓風(fēng)干燥箱中于90°C下干燥處理12小時，研磨至100目；稱取50g經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣于反應(yīng)釜中，加入100g蒸餾水，攪拌混合均勻。然后向上述混合液中加入100g氨水(25%?28%)，混合均勻后，在60°C下恒溫反應(yīng)24小時。待反應(yīng)釜冷卻后，將其中混合料用真空抽濾機抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性；將所得濾餅在50°C下干燥24小時，研磨至200目，得到水合羥基磷酸鐵粉末，產(chǎn)率約為88.28%。
[0025]實施例5所得水合羥基磷酸鐵的SEM圖譜分別如圖3所示。從SEM圖片看，合成的水合羥基磷酸鐵呈不規(guī)則狀，表面由片層堆積而成。
[0026]實施例6
本實施例中，將磷化渣在鼓風(fēng)干燥箱中于90°C下干燥處理12小時，研磨至100目；稱取50g經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣于反應(yīng)釜中，加入50g蒸餾水，攪拌混合均勻。然后向上述混合液中加入lg六亞甲基四胺，混合均勻后，在150°C下恒溫反應(yīng)15小時。待反應(yīng)釜冷卻后，將其中混合料用真空抽濾機抽濾，濾餅用蒸餾水洗滌至中性；將所得濾餅在100°C下干燥10小時，研磨至200目，得到水合羥基磷酸鐵粉末，產(chǎn)率約為80.85%。
[0027]實施例6所得水合羥基磷酸鐵的Sffl圖譜如圖4所示。從Sffl圖片看，合成的水合羥基磷酸鐵基本呈八面體，表面較為光滑，但是晶體大小差異較大。該實施例的XRD圖譜測試表明其所得到的樣品純度可達(dá)到60%。進(jìn)一步純化可用于防銹顏料。
【主權(quán)項】
1.一種利用廢棄磷化渣提取制備水合羥基磷酸鐵的方法，其特征在于，其采用水熱法從廢棄磷化渣中提取制備水合羥基磷酸鐵；其中，水熱反應(yīng)的溶劑由水以及溶劑A組成，所述溶劑A選自乙醇、乙酸、草酸飽和溶液、磷酸、氨水或有機胺中的任意一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，水熱反應(yīng)中，磷化渣和水的重量比為1:0.5~1:5 ;水和溶劑A的體積比為1:0.01- 1:2 ;水熱反應(yīng)溫度為60。。?350。。;水熱反應(yīng)時間為1~24小時。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨水的質(zhì)量百分濃度為25%?28%，所述有機胺為乙胺或者六亞甲基四胺。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:水熱反應(yīng)前，包括將廢棄磷化渣進(jìn)行干燥、研磨的預(yù)處理步驟。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:水熱反應(yīng)后，包括自然冷卻、抽濾、收集濾餅洗滌、干燥和研磨的后處理步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:干燥步驟在室溫至150°C的溫度下進(jìn)行。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:干燥步驟在室溫至250°C的溫度下進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明屬于工業(yè)廢渣綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用廢棄磷化渣提取制備水合羥基磷酸鐵的方法。本發(fā)明采用水熱法，通過調(diào)節(jié)不同的水熱溫度及加入不同的溶劑，獲得具有不同形貌、不同結(jié)構(gòu)的系列水合羥基磷酸鐵材料。包括如下步驟：在經(jīng)過預(yù)處理的磷化渣中加入蒸餾水，攪拌混合均勻；然后在反應(yīng)釜中加入一定量的溶劑，攪拌均勻，將反應(yīng)釜恒溫水熱反應(yīng)一定時間；反應(yīng)釜冷卻后，抽濾，干燥，研磨，即得到水合羥基磷酸鐵。該方法工藝簡單，易于控制。利用該方法提取得到的水合羥基磷酸鐵純度較高，可作為功能材料用于制備防腐涂料、絮凝劑，或者作為制備磷酸鐵鋰電池電極的原料。
【IPC分類】B09B3/00, C01B25/37
【公開號】CN105236375
【申請?zhí)枴緾N201510593079
【發(fā)明人】王利軍, 劉旗
【申請人】上海第二工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月17日