一举两得！这三种工业副产物可制备电池级磷酸铁

磷酸铁（FePO₄）又称为正磷酸铁，密度为2.74g·cm^-3，松装密度0.7~1.0g·cm^-3，振实密度1.1~1.6g·cm^-3，在自然界中以蓝铁矿的形式存在，常为带2个结晶水的FePO₄·2H₂O，是一种近似白色、粉红色或淡黄色的粉末。FePO4最初主要应用在陶瓷玻璃、防锈颜料、食品添加剂等领域。后续研究发现，其具有独特的离子交换能力、催化特性和电学性能，因此作为LiFePO4正极材料的前驱体，广泛应用在锂离子电池领域。

目前，工业上主要以分析纯级的铁盐及磷酸或磷酸盐为原料来制备电池级磷酸铁。但随着全球相关矿产资源的日益减少，通过纯物质来制备磷酸铁会面临原料枯竭及成本上涨等问题。若能高效、经济地从工业副产物或工业固废中回收资源来制备磷酸铁，既可有效解决原料短缺问题同时也实现了资源的二次利用和环境保护。

钛白副产硫酸亚铁制备磷酸铁

副产硫酸亚铁是用浓硫酸浸取钛铁矿制备钛白粉时产生的一种固体副产物，化学式为FeSO₄·7H₂O，是制备磷酸铁、磷酸铁锂的绝佳铁源。硫酸法钛白技术迅速发展，钛白副产硫酸亚铁产量剧增。据统计，每生产1t钛白粉副产3～4tFeSO₄·7H₂O及约8t浓度为20%左右的废硫酸。

利用钛白副产硫酸亚铁制备电池级磷酸铁产品，可以极大地解决钛白副产硫酸亚铁过剩产能，在提高硫酸亚铁产品附加值的同时，可以在一定程度上缓解磷酸铁产品市场紧缺的情况。

磷酸铁生产流程图

研究人员以钛白副产硫酸亚铁为原料，在搅拌条件下溶解除杂后过滤得到纯净硫酸亚铁溶液；往硫酸亚铁溶液中加入氧化剂，使二价亚铁氧化为三价铁，得到硫酸铁溶液；在搅拌条件下加入磷源，使其转变为磷酸铁溶液，pH为1.8～2，磷铁比为1∶1.3；加入碱溶液使磷酸铁沉淀，经80～90℃高温陈化后得到磷酸铁沉淀，静置分层后趁热过滤，所得滤渣为产品磷酸铁，经过95～100℃烘干后，研磨得到白色偏黄粉末状二水磷酸铁产品，将二水磷酸铁置于石英舟在空气氛围里500℃下煅烧2h，得到无水磷酸铁产品。

磷铁渣制备电池级纳米磷酸铁

磷铁渣作为电炉法生产黄磷过程中的副产物，来源广泛、产量较高、价格低廉。目前，磷铁渣主要作为合金剂和脱浆剂被应用于炼钢工业中，也有利用磷铁渣生产磷酸氢二钠和磷酸三钠等产品。由于磷铁渣主要是由磷元素和铁元素组成的混合物，因此可以通过补充磷源调整Fe和P的摩尔比，制备不同等级的磷酸铁。

昆明理工大学研究人员以磷铁废渣为原料提供磷源和铁源，用硝酸和硫酸混合溶液浸出磷铁渣中的铁和磷元素，并通过沉淀法制备电池级纳米磷酸铁。探究了硝酸浓度、反应时间、反应温度对磷铁渣溶解率的影响，并研究了反应过程中铁磷比、温度和pH对制备的磷酸铁性能影响。

实验结果表明，磷铁渣浸出最佳的实验条件为：硝酸浓度1.5mol/L，反应时间4h，反应温度90℃，此条件下磷铁的溶解率为95.11%；磷酸铁制备过程中的最佳实验条件为：铁磷比1∶1，反应温度60℃，反应pH=1.0，所制备的FePO₄结晶度高，颗粒形貌规整，分散均匀，一次颗粒粒径为100～200nm，铁磷摩尔比为0.97，杂质元素含量符合电池级磷酸铁的要求。

利用磷化渣制备电池级磷酸铁

磷化是稀磷酸或酸性磷酸盐溶液与金属表面反应从而形成一层磷酸盐保护膜的过程。磷化作用形成的磷化膜能有效地减少氧气与表面金属离子的接触，从而延缓了金属表面的氧化生锈。磷化过程中的温度越高，生成的磷化渣会越多。磷化技术在众多领域有广泛的应用，尤其是在钢铁行业。随着金属制品行业的发展，磷化渣的产量也日益增多，直接排放磷化渣会造成严重的水体污染及土壤污染。

湘潭大学研究人员以含锌磷化渣为原料，先用氢氧化钠浸取制得磷酸钠溶液，再采用萃取法去除该溶液中的微量锌，在净化液中加入六水合氯化铁反应制得磷酸铁产品。

实验结果表明：采用氢氧化钠浸取磷化渣，能有效地去除磷化渣中的金属离子，获得含微量锌的磷酸钠溶液，磷酸根的浸取率可达93.97%，磷酸根的总利用率可达78.31%；采用双硫腙与P204萃取剂对该溶液进行萃取，其双萃取剂混合萃锌效果明显优于它们相应的单种萃取剂萃锌效果。在有机相与水相体积比=1∶5时，锌的单级萃取率可达55.39%，产品磷酸铁中锌含量低于30.0μg/g。研究表明，采用氢氧化钠浸取和双硫腙与P204双萃取剂除杂的方法，可有效回收含锌磷化渣中的磷酸根并制备出电池级磷酸铁。

资料来源：

李立平等，不同晶体类型磷酸铁的制备及电化学性能的研究进展

马毅等，磷铁渣制备电池级纳米磷酸铁

陈胜文等，磷酸铁的制备工艺及应用展望

欧小菊等，利用磷化渣制备电池级磷酸铁

李永佳等，电池级磷酸铁的制备及性能

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