全湿法处理铜渣生产电池用磷酸铁的方法

         

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概述

磷酸铁（FePO ₄ ）是一种无机化合物，通常为灰白色或浅黄色粉末，溶于盐酸、硫酸，不溶于水和硝酸，晶体结构稳定。因其具有电化学性能优异、安全性高、长循环寿命和低成本等特点而被用作生产锂离子电池正极材料磷酸铁锂的生产原料。2025年我国对电池用磷酸铁需求量预计将达到200万吨，较上年增长约25%，市场前景广阔。

铜渣是铜火法冶炼过程中产生的工业固体废渣，其主要化学成分为铁、硅及少量铜、锌、铅等金属氧化物，其中铁含量（以TFe计）在30~45%之间，由于铜渣中含有较高的铁，因此可以作为生产电池用磷酸铁所需铁元素的来源。

     

         

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全湿法处理铜渣生产电池用磷酸铁的方法

（1）技术概要

控制工艺条件，用硫酸将铜渣中所含铁橄榄石中的氧化亚铁和所含磁铁矿分解，使转化为易溶性铁盐（硫酸亚铁、硫酸铁）而进入液相，反应过程硅不与酸反应，钙与硫酸反应生成二水硫酸钙连同没参加反应的硅等进入固相，反应结束经过滤收得铁盐溶液和主要成份为二氧化硅、二水硫酸钙等的酸浸残渣。将铁盐溶液净化去除所含锌、铜、锰、镁、铬等金属杂质后，再经过滤制得纯度符合技术要求的亚铁盐溶液。

     

将亚铁盐溶液与纯度符合技术要求的工业磷酸或磷酸盐溶液于连续式磷酸铁沉淀反应器中混合，控制工艺条件进行连续化沉淀反应，生成磷酸铁沉淀。然后经过滤、洗涤、干燥得二水磷酸铁，煅烧二水磷酸铁制得电池用无水磷酸铁。生产过程通过对二水磷酸铁母液的处理实现中和剂的回收与循环利用，无废水排放。铜渣分解所得残渣主要成份为二氧化硅、钙盐等，不含有害成分，pH值呈中性，为一般工业废物，收集存放可用于进一步的资源化利用。

（2）主要经济技术指标

铁浸出率：≥90%；铁收得率：≥95%（以浸出率为基数）；磷酸或硫酸盐利用率：≥93%。

（3）主要物资能源消耗量（按每生产1t吨电池用磷酸铁计）：

以河南某公司铜渣为例，主要化学组成Fe ₂ O ₃  63.41%，SiO ₂  11.39%，所用磷源为磷酸盐。

（4）产品执行标准

产品执行HG/T 4701-2021标准。

         

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结语

铜渣中含有丰富的铁元素，以其为铁源生产新能源行业所需要的电池用磷酸铁产品，具有原料来源丰富、工艺简单、可操作性、产品质量符合新能源行业要求、经济效益显著、环保无害等特点。采用全湿法工艺处理铜渣，以其所含铁元素生产电池用磷酸铁为铜渣的资源化利用开辟了一条新的、有效途径。