用钛白副产硫酸亚铁制备纯磷酸铁和其表征.pdf

第41卷 第6期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．41 No．6 2012年 6月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Jun．2012 用钛 白副产硫酸亚铁制备纯磷酸铁及其表征 阮 恒 ，易均辉 ，龚福忠 f1．广西化工研究院，广西 南宁 530001；2．广西大学化学化工学院，广西 南宁 530004) 摘 要：以钛白粉生产过程中的副产物绿矾 (硫酸亚铁)为原料，通过净化除杂，用双氧水为氧化剂 ，再加 入磷酸、表面活性剂，制备了超细磷酸铁。用x射线衍射分析 (XRD)、差热一热重分析 (TGA．DTA)、X射线光电 子能谱分析 (XPS)、扫描电镜 (SEM)和粒度分布测量等研究了样品的物相结构、表面形貌和粒径分布。结果表 明，采用该反应条件有利于控制产物的形貌和粒径 ，且其产品纯度高。 关键词：绿矾；磷酸铁 ；物相结构；表面形貌；表面活性剂 中图分类号：TQ126．3 文献标识码：A 文章编号：1671．9905(2012)06．0010．03 磷酸铁可作为无毒防锈颜料、催化剂和陶瓷釉 微镜；SY2200型超声波分散器。 面涂料It~31~近年来，在电池领域，磷酸铁作为电池材 1．2 磷酸铁的制备 料如磷酸铁锂材料的原料被广泛研究和应用 l。磷 1．2．1 钛白副产硫酸亚铁的净化 酸铁可由铁盐和磷酸盐在高温下反应生成，也可由 取一定量的钛 白副产硫酸亚铁溶于水中过滤， 亚铁盐和磷酸盐在氧化剂作用下反应而得。常用的 除去其中的不溶物，再加入一定量的硫化钠溶液，使 亚铁盐是硫酸亚铁。目前我国的钛 白粉生产中，每 杂质重金属离子生成沉淀，过滤除去沉淀物，得到净 生产 lt钛 白粉就产生约3．5—4t副产物绿矾(七水硫 化硫酸亚铁溶液。 酸亚铁，分子式FeSO ·7H：O)，这些副产物一部分用 1．2．2 磷酸铁的制备 于饲料添加剂、净水剂、农肥，一部分用于生产氧化 在净化后的硫酸亚铁溶液中加入磷酸，使其 铁颜料f如铁红、铁黄、铁蓝、铁黑)等，但仍有很大一 中铁和磷的摩尔比为 1：1．1，用氨水调节pH值为 部分无法得到有效利用。本文以钛 白生产副产物硫 2～2．5，再加入非离子表面活性剂OP．10，在搅拌下 酸亚铁为原料，先进行净化除杂，然后加入磷酸和双 滴加双氧水，在70—75~E范围内反应，有 白色沉淀生 氧水进行反应，得到了超细纯磷酸铁粉体，再以自制 成，继续反应一段时间后将反应液过滤，洗涤，所得 磷酸铁为原料，制备了锂电池正电极材料磷酸铁锂， 固体置于 105oC烘箱中干燥得产物磷酸铁。 用x射线衍射(XRD)、差热一热重分析(TGA．DTA)、 XPS扫描电镜(SEM)和粒度分布测量仪研究了磷酸 2 磷酸铁产物的表征 铁样品的物相结构、颗粒形貌及其粒径分布，为钛 白 2．1 红外光谱表征 生产副产物硫酸亚铁的利用开辟了新的途径。 图 1是产物磷酸铁未煅烧 (在 105℃烘干 )和在 1 实验部分 600~C煅烧后的红外光谱。由图可知，煅烧前和煅烧 后的磷酸铁有 4个相 同的吸收峰：987．32cm 处的 1．1 主要试剂与仪器 强吸收峰归属为PO 四面体中P一0非对称伸缩振 原料：钛 白副产硫酸亚铁(工业级)，磷酸(分析 动吸收峰，781．42cm 中强吸收带归属为PO 四面 纯)，双氧水(分析纯)，硫化钠 (分析纯)，氨水(分析 体中的P．0对称伸缩振动，576．89cm的强吸收带归 纯)，十二烷基酚聚氧乙烯醚OP．10(化学纯)。 属为P