以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺及生产设备的制作方法

1.本发明属于锂电池材料制造技术领域，具体涉及一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺及其生产设备。

背景技术：

2.磷酸铁自从被发现是可以制备磷酸铁锂的前驱体以来，受到了国内外科学家的高度关注，它既可作为合成磷酸铁锂的前驱体，又可直接作为锂电池的正极材料，还可作为锂电池的负极材料，通过以黄磷生产的磷铁废渣为原料制备磷酸铁不仅成本低，而且因为磷铁含有的大量的铁元素和磷元素，同时还含有少量的锰、钛等金属元素可以通过调整磷铁比和掺杂离子，去改善之后制备电极材料的电化学性能，同时现行常用磷酸铁生产工艺及设备，自动化程度低，生产过程产生大量废水，不处理对环境影响大，污水处理成本高, 设备适用性低，无法适配各种型号产品工艺。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺及生产设备。

4.本发明一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺通过以下技术方案实现：（1）磷铁废渣溶解将磷铁废渣、硝酸、纯水反应温度为90℃下进行溶解反应，经过4h反应，结束后过滤，得到磷铁溶液；（2）气体回收将步骤（1）中产生的二氧化氮与水反应后生成硝酸，硝酸收集处理后回收利用；（3）二水磷酸铁合成向步骤（1）的磷铁溶液加入硝酸铁、磷酸、氨水，至ph为1.0-1.5，得到黄色或淡黄色二水磷酸铁浆料，将二水磷酸铁浆料升温至60℃，反应4h，无定型磷酸铁转化为二水磷酸铁晶型，晶型转化完成后浆料由黄色或淡黄色转化为黄白色；（4）洗涤向步骤（3）得到的陈化后的磷酸铁浆料加入纯水，洗涤溶液至ph值为3-4，得到洗液和产品二水磷酸铁滤饼；（5）洗液回收步骤（4）的洗液收集后加入中和剂，将洗液 ph调节至6.0-9.0，中和反应得到沉淀物，过滤后滤液进行浓缩，得到纯水和浓盐水，向浓盐水中加入高纯生石灰或熟石灰，将ph值调节至10-12，得到副产品硫酸钙和碱，碱回收送用于调节ph值，纯水回用；（6）干燥烧结

将步骤（4）的二水磷酸铁滤饼在80℃下进行脱水干燥，除去二水磷酸铁滤饼中大量的自由水，得到二水磷酸铁粉末，将二水磷酸铁粉末高温烧结，经过1h，从室温升温至300℃，在300℃下烧结2h，再经过1h，从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，脱除二水磷酸铁中的结晶水，同时进行晶型转化，得到产品无水磷酸铁；（7）粉碎混料包装将步骤（6）高温烧结后的磷酸铁进行粉碎，粉碎至颗粒大小为d50在2-6μm，多个批次粉碎好的磷酸铁加入混料机混合2-4h，混合后产品在包装设备中按需求包装。

5.本发明一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备通过以下技术方案实现：包括依次连接的磷铁渣溶解反应设备、二水磷酸铁生成设备、洗涤设备、干燥烧结设备、高温烧结设备、粉碎混合装置、包装设备、气体回收设备，所述洗涤设备底部连接洗液回收系统。

6.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）本发明原材料来源广泛,简单易得且成本低,给工业化生产带来便利；2）本发明减少了磷铁废渣大量堆放和环境污染问题;3）本发明生产工艺产生的废水等能经常规处理后回收再利用，实现水资源循环利用，回收废水中盐分作为原材料，降低外排污染环境风险，同时减少了原材料成本。

附图说明

7.图1为本发明的生产工艺流程图；图2为本发明的磷铁渣溶解反应设备结构示意图；图3为本发明的二水磷酸铁生成设备的结构示意图；图4为本发明洗涤设备的结构示意图；图5为本发明干燥烧结设备和高温烧结设备的结构示意图；图6为本发明洗液回收系统的结构示意图；图7为本发明气体回收设备的结构示意图；图中：01-磷铁渣溶解反应设备,02-二水和磷酸铁生成设备,03-洗涤设备,04-干燥烧结设备,05-高温烧结设备,06-粉碎混合装置,07-包装设备,08-洗液回收系统，09-气体回收设备；11-磷铁渣溶解釜,12-磷铁溶液冷却釜,13-1#过滤器,14-2#过滤器,15-1#出气管,16-1#磷铁溶液出料泵,17-2#磷铁溶液出料泵,18-1#冷却套,19-2#冷却套,110-硝酸流量检测器，111-1#纯水流量检测器，112-1#纯水电磁阀，113-硝酸电磁阀，114-1#温度检测器，115-1#液位检测器，116-压力检测器，117-冷却釜温度检测器，118-1#冷流体出口，119-1#冷流体进口，120-1#热流体出口，121-1#热流体出口，122-磷铁渣入口，123-溶解釜换热套电磁阀，124-出气管冷却套电磁阀，125-出气管温度检测器，126-2#冷流体出口，127-2#冷流体进口，128-冷却釜冷却套电磁阀，129-换热套；21-沉淀釜,22-换热套,23-2#热流体出口,24-2#热流体出口,25-沉淀釜出料泵,26-硝酸铁流量检测器, 27-磷酸流量检测器,28-氨水流量检测器,29-2#温度检测器,210-ph值控制仪表,211-铁含量检测器,212-磷含量检测器,213-硝酸铁电磁阀,214-磷酸电磁

阀，215-氨水电磁阀，216-2#纯水流量检测器，217-2#纯水电磁阀，218-2#出气管，219-换热套、220-3#热流体出口、221-3#热流体出口、222-换热套电磁阀，223-磷铁溶液检测器，224-磷铁溶液电磁阀；31-洗涤釜,32-洗液收集回收箱,34-3#过滤器,35-1#洗液出料泵, 37-2#洗液出料泵,38-洗涤釜ph值控制仪表,39-3#纯水流量检测器,310-ph值控制仪表,311-3#纯水电磁阀,312-1#电磁阀,313-2#电磁阀，314-3#电磁阀，315-2#液位检测器，316-3#液位检测器，317-4#电磁阀，318-沉淀釜液位检测器，319-回收箱ph值控制仪表；41-干燥器；42-研磨釜;43-3#出气管；44-烧结釜；45-除尘设备，46-4#出气管，47-水吸收设备，48-碱吸收设备，49-鼓风机，410-鼓风机，411-循环泵，412-循环泵，413-4#电磁阀，414-5#电磁阀，415-碱吸收设备液位控制仪表，416-水吸收设备液位控制仪表;81-中和釜,82-碱回收釜,83-废水浓缩设备,84-4#过滤器,85-5#过滤器,86-6#电磁阀,87-4#液位检测器,88-ph值控制仪表,89-碱回收釜液位检测器,810-碱回收釜ph值控制仪表，811-中和釜出料泵，812-废水浓缩设备出料泵，813-7#电磁阀；91-鼓风机,92-静电板，93-6#过滤器,94-干燥箱,95-处理箱,96-4#纯水电磁阀,97-5#液位检测器,98-集液箱,99-8#电磁阀,910-6#液位检测器。

具体实施方式

8.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

9.一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺，其具体包括如下步骤：（1）磷铁废渣溶解将磷铁废渣、硝酸、纯水反应温度为90℃下进行溶解反应，经过4h反应，结束后过滤，得到磷铁溶液；（2）气体回收将步骤（1）中产生的二氧化氮与水反应后生成硝酸，硝酸收集处理后回收利用；（3）二水磷酸铁合成向步骤（1）的磷铁溶液加入硝酸铁、磷酸、氨水，至ph为1.0-1.5，得到黄色或淡黄色二水磷酸铁浆料，将二水磷酸铁浆料升温至60℃，反应4h，无定型磷酸铁转化为二水磷酸铁晶型，晶型转化完成后浆料由黄色或淡黄色转化为黄白色；（4）洗涤向步骤（3）得到的陈化后的磷酸铁浆料加入纯水，洗涤溶液至ph值为3-4，得到洗液和产品二水磷酸铁滤饼；（5）洗液回收步骤（4）的洗液收集后加入中和剂，将洗液 ph调节至6.0-9.0，中和反应得到沉淀物，过滤后滤液进行浓缩，得到纯水和浓盐水，向浓盐水中加入高纯生石灰或熟石灰，将ph值调节至10-12，得到副产品硫酸钙和碱，碱回收送用于调节ph值，纯水回用；（6）干燥烧结将步骤（4）的二水磷酸铁滤饼在80℃下进行脱水干燥，除去二水磷酸铁滤饼中大量的自由水，得到二水磷酸铁粉末，将二水磷酸铁粉末高温烧结，经过1h，从室温升温至300

℃，在300℃下烧结2h，再经过1h，从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，脱除二水磷酸铁中的结晶水，同时进行晶型转化，得到产品无水磷酸铁；（7）粉碎混料包装将步骤（6）高温烧结后的磷酸铁进行粉碎，粉碎至颗粒大小为d50在2-6μm，多个批次粉碎好的磷酸铁加入混料机混合2-4h，混合后产品在包装设备（07）中按需求包装。

10.步骤（3）中的ph值调节剂为25%的氨水。

11.步骤（5）中的中和剂为氨水。

12.一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，包括依次连接的磷铁渣溶解反应设备01、二水磷酸铁生成设备02、洗涤设备03、干燥烧结设备04、高温烧结设备05、粉碎混合装置06、包装设备07、气体回收设备09，所述洗涤设备03底部连接洗液回收系统08。

13.所述磷铁渣溶解反应设备(01)包括带有搅拌装置的磷铁渣溶解釜11、磷铁溶液冷却釜12，所述磷铁渣溶解釜11顶部设置有磷铁渣入口122、硝酸进料口、纯水进料口、上侧壁上设置1#温度检测器114、1#液位检测器115、压力检测器116，底部设置有1#过滤器13， 所述磷铁渣溶解釜11顶部设有1#出气管15和套设在1#出气管15外侧的1#换热套18；所述1#换热套18上设有1#热流体出口118，1#热流体进口119；所述1#过滤器13通过管道连通磷铁溶液冷却釜12，管道上设置有2#磷铁溶液出料泵17，所述磷铁溶液冷却釜12上设置有冷却釜温度检测器117，所述磷铁溶液冷却釜12外侧套设有2#冷却套19；所述2#换热套19上设有1#热流体出口120，1#热流体进口121；所述磷铁渣入口122和硝酸进料口分别与磷铁渣溶解釜11管路连接，1#出气管15和气体回收设备09管路连接。

14.所述温度检测器114与溶解釜换热套电磁阀123信号连接，以通过温度检测器114检测磷铁渣溶解釜11内溶液的温度，反馈并控制溶解釜换热套电磁阀123的开度大小；所述出气管冷却套电磁阀124与出气管温度检测器125信号连接，以通过温度检测器检测出气管内的温度，反馈并控制出气管冷却套电磁阀124的开度大小；所述磷铁渣进料口和硝酸进料口分别与磷铁渣溶解釜11管路连接, 磷铁渣溶解釜11底部出料口与1#过滤器13、磷铁溶液出料泵16、磷铁溶液冷却釜12和2#过滤器14依次管路连接;所述硝酸入口和纯水入口与磷铁渣溶解釜之间的管路上分别设置有硝酸流量检测器110，纯水流量检测器111和纯水电磁阀112、硝酸电磁阀113，流量检测器与电磁阀信号连接;所述磷铁溶液冷却釜12外侧套设有冷却套19，冷却套19上设有管路连接的冷流体出口126，冷流体进口127，设置于磷铁溶液冷却釜12上的冷却釜温度检测器117和套接在磷铁溶液冷却釜12外侧的2#冷却套19,所述2#冷却套19两侧分别管路连接有2#冷流体进口127和2#冷流体出口126，冷流体进口与2#冷却套19之间的管路上设有冷却釜冷却套电磁阀128，所述冷却釜冷却套电磁阀128与冷却釜温度检测器117信号连接，以通过温度检测器检测冷却釜内的温度，反馈并控制冷却釜冷却套电磁阀128的开度大小；所述1#过滤器13为板框式过滤器、袋式过滤器、离心式过滤器或烛式过滤器，所述1#过滤器出液口与磷铁溶液冷却釜进液口管路连接;所述2#过滤器14为板框式过滤器、袋式过滤器、离心式过滤器或烛式过滤器,磷铁溶液冷却釜12出液口与2#过滤器管路连接。

15.所述二水磷酸铁生成设备包括带有搅拌装置的沉淀釜 21、硝酸铁进料装置、磷酸进料装置、氨水进料装置和沉淀釜出料泵25，沉淀釜21上设有温度检测器29、ph值控制仪表

210，铁含量检测器211，磷含量检测器212，二水磷酸铁生成设备02外侧套设有换热套22，所述换热套22上设有2#热流体出口23，2#热流体进口24，所述沉淀釜外侧套设有换热套22，换热套22两侧分别管路连接有热流体进口24和2#热流体出口23，2#热流体出口24与换热套22之间的管路上设置有换热套电磁阀222，所述换热套电磁阀222与2#温度检测器29信号连接，以通过2#温度检测器29检测沉淀釜内溶液的温度，反馈并控制换热套电磁阀222的开度大小;所述磷铁溶液进料装置、硝酸铁进料装置、磷酸进料装置、氨水进料装置与沉淀釜之间的管路上均设置有液体流量控制装置系统，所述液体流量控制装置系统包括流量检测器和电磁阀，流量检测器与电磁阀信号连接,以通过液体流量检测器检测流量，反馈并控制相应电磁阀的开度大小。

16.磷铁溶液进料装置、磷酸进料装置、硝酸铁进料装置和氨水进料装置分别包括磷酸铁溶液进料器、磷酸进料器、硝酸铁进料器和氨水进料器，磷铁溶液进料器、硝酸铁进料器、磷酸进料器和氨水进料器分别与沉淀釜21管路连接;所述磷铁溶液进料器、硝酸铁进料器、磷酸进料器和氨水进料器与沉淀釜22之间的管路上均设置有流量控制装置系统, 所述流量控制装置系统包括流量检测器和电磁阀,流量检测器与电磁阀信号连接，以通过流量检测器检测流量，反馈并控制电磁阀的开度大小。磷铁溶液进料器、硝酸铁进料器、磷酸进料器和氨水进料器均可采用进料泵。

17.所述洗涤设备03包括洗涤釜31、洗液收集回收箱32、3#过滤器34、1#洗液出料泵35，2#洗液出料泵37；所述的洗涤釜31顶部设置有二水磷酸铁浆料进口和纯水进口以及连通洗液收集回收箱32底部的管道，所述3#过滤器34设置于洗涤釜31的底部，所述3#过滤器34出口通过管道连接到洗液收集回收箱32的顶部，洗涤釜ph值控制仪表38控制#电磁阀312和4#电磁阀317的开闭；回收箱ph值控制仪表319控制2#电磁阀313和3#电磁阀314的开闭；3#过滤器34排出洗涤完成的二水磷酸铁，洗液由洗液收集回收箱32排出，3#过滤器34、1#洗液出料泵35、洗液收集回收箱32、2#回收箱洗液出料泵37之间由管路连接；所述干燥烧结设备04包括依次顺序连接的干燥器41、研磨釜42、烧结釜44、除尘设备45，所述的干燥器41上设置3#出气管43连接水吸收设备47和碱吸收设备48，所述的除尘设备45通过出气管连接水吸收设备47，二水磷酸铁由进料器进入干燥器41，干燥器顶部出口通过鼓风机49连接水吸收设备47，底部出口通过管道连接研磨釜42，研磨釜42底部出口通过管道连接烧结釜44，烧结釜44顶部出口通过鼓风机410连接水吸收设备47；水吸收设备47上部设有纯水进口，碱吸收设备48上部设有3.0-6.0w%碱液进口，水吸收设备47出气口连接碱吸收设备48进料口，水吸收设备47及碱吸收设备48均设有废水排出口。

18.为了提高废气吸收效果，本发明在所述水吸收设备47上部纯水进口与其底部废水排出口之间通过管路连接，通过循环泵构成循环系统,,通过循环泵411将循环液进行循环吸收,提高吸收效果;碱吸收设备48上部碱液进口与其底部废水排出口之间通过管路连接,构成循环系统，循环系统管路上设有循环泵412。

19.所述水吸收设备47上设有水吸收设备液位控制仪表416，底部废水排出口的管路上设有第二电磁阀414，水吸收设备液位控制仪表416与对应的电磁阀连接;碱吸收设备48上设有碱吸收设备液位控制仪表415，底部废水排出口的管路上设有第一电磁阀，碱吸收设备液位控制仪表415与对应的电磁阀连接。

20.所述洗液回收系统08包括中和釜81、废水浓缩设备83、碱回收釜82，所述中和釜81底部设置有2#过滤器84，废水浓缩设备83与碱回收釜82之间的管路上设有废水浓缩设备出料泵812，所述中和釜上设有液位检测器和ph值控制仪表,所述碱回收釜上设有碱回收釜液位控制仪表89和碱回收釜ph值控制仪表810。

21.所述中和釜81用于添加中和剂,从而调整废水ph至6.0-9.0废水浓缩设备83用于浓缩废水,回收部分纯水。碱回收釜82用于添加生石灰,沉淀酸根离子生成碱液。5#过滤器85用于过滤酸根沉淀物，回收碱液。

22.所述气体回收设备09包括依次顺序连接的鼓风机91、静电板92、6#过滤器93、干燥箱94、处理箱95和集液箱98, 所述处理箱95上设有5#液位检测器97和4#纯水电磁阀96，所述集液箱上设有6#液位检测器910，集液箱98和处理箱95之间的管道上设有8#电磁阀99，由处理箱95的5#液位检测器97控制。

23.所述的洗液回收系统08为离子交换膜或蒸发废水浓缩设备，所述蒸发废水浓缩设备为mvr、三效蒸发器或多效蒸发器；所述高纯生石灰纯度＞95%，细度＞200目。

24.所述的干燥烧器41为闪蒸干燥器、喷雾式干燥器或流化床式干燥器，所述的高温烧结设备05为回转炉、辐道炉或推板炉；得到的二水磷酸铁粉末中含水量≤1%。

25.所述的混料机为螺带混料机、双锥混合机或v型混料机；粉碎机为气流粉碎机、机械粉碎机或对辊机。

26.基于本发明的的生产设备，其生产工艺包括如下步骤：1）磷铁渣溶解将磷铁废渣、硝酸、纯水通过进料口加入磷铁渣溶解反应设备中，在反应温度为 90 ℃下进行酸解反应,经过4h反应，结束后过滤,得到磷铁溶液，具体步骤如下：1.1） 分别由水进料器和硝酸进料器向磷铁渣溶解釜内投入硝酸和水,同时开启磷铁渣溶解釜的搅拌装置进行搅拌,混合形成均匀的硝酸溶液；1.2）由热流体进口向磷铁渣溶解釜外侧的1#冷却套内通入热流体,通过温度检测器和电磁阀监控磷铁渣溶解釜内溶液的温度稳定在90℃,然后由磷铁渣进料器向磷铁渣溶解釜内投入磷铁渣,同时持续搅拌，使磷铁废渣和硝酸溶液充分接触进行反应，维持反应温度稳定在90

°

c,生成的二氧化氮气体通过出气管排出，反应时间4小时后，得到磷铁溶液；1.3）开启1#磷铁溶液出料泵将步骤1.2）所得磷铁溶液经过1#过滤器，输送至磷铁溶液冷却釜内，同时由热流体进口向磷铁溶液冷却釜内通入冷流体，通过温度检测器和电磁阀监控从磷铁溶液冷却釜内流出的磷铁溶液的温度稳定在40-60

°

c ,从磷铁溶液冷却釜内流出的磷铁溶液依次通过2#过滤器后排出无残渣的磷铁溶液；2）气体回收将步骤1.2）的二氧化氮气体通过1#进气管进入气体回收设备之中，通过鼓风机、静电板过滤器，经过干燥箱使二氧化氮气体得到干燥，然后通过输送管进入到处理箱中和其中的水反应生成硝酸，最后收集入集液箱回收利用。

27.3）二水磷酸铁合成将步骤1.3）的磷铁溶液加入二水和磷酸铁生成设备中，同时经硝酸铁入口加入硝酸铁,补充磷铁溶液中的铁离子浓度,从磷酸入口加入磷酸，补充磷铁溶液中的磷离子浓度，从氨水入口加入氨水，至ph为1.0-1.5,得到黄色或淡黄色二水磷酸铁浆料，所述二水磷

酸铁浆料升温至60℃，反应4h,无定型磷酸铁转化为二水磷酸铁晶型，晶型转化完成后浆料由黄色或淡黄色转化为黄白色，得到二水磷酸铁浆料，具体为：3.1）向沉淀釜内投入磷铁溶液，同时开启沉淀釜的搅拌装置进行搅拌，然后向沉淀釜内缓慢投入氨水，控制沉淀釜内溶液的ph在1.0-1.5之间,氨水的投料时间为50-70分钟；3.2）步骤3.1）中的氨水投料完成后，将沉淀釜内溶液的温度升温至60℃,进行磷酸铁晶型转化反应，反应4小时后，陈化12小时，然后由沉淀釜出料泵将沉淀釜内反应后的磷酸铁浆料泵出；3.3）沉淀釜在加入氨水后也会有气体生成，将1#出气管通过管道与4#出气管相连处理；4）洗涤将步骤3.2）得到的磷酸铁浆料加入洗涤设备中,纯水经纯水入口加入,用纯水洗涤ph值为3-4,得到洗液和产品磷酸铁滤饼,具体的洗涤工艺如下：4.1)将纯水注入到洗涤釜中，至最大液位时进行搅拌10min，观察ph值控制仪表上的ph值，若ph值小于3.0-4.0，开启1#、4#电磁阀，经过3#过滤器，将洗液注入洗液收集回收箱；4.2)然后将滤饼重新放回洗涤釜中，继续注水搅拌，至ph值在3.0-4.0时，开启1#、4#电磁阀，经过3#过滤器，将洗液注入洗液收集回收箱，得到磷酸铁滤饼；4.3)洗液收集回收箱内的洗液，若ph值小于3.0-4.0，可重新输入到洗涤釜中进行循环洗涤，若高于3.0-4.0，则通往洗液回收系统中；5）洗液回收步骤4）得到的洗液收集至洗液回收系统中，从中和剂加入口加入氨水,将洗液ph调节至6.0-9.0,中和反应得到沉淀物，过滤后滤液加入洗液回收系统进行浓缩,得到纯水以及浓盐水，向浓盐水中加入高纯生石灰，将ph值调节至10-12,得到副产品硫酸钙和氨水,氨水从中和剂出口回收后送至ph值调节剂入口用于调节ph值，水经纯水出口流出后进入纯水入口或进料口回用，具体包括如下：5.1） ph调节:将磷酸铁生产废水加入中和釜中，再缓慢加入氨水，同时开启搅拌器, 使中和剂和废水混合均匀，将废水的ph调节至6.0-9.0；5.2） 过滤:ph调节完成后，将废水经过过滤器，除去ph调节过程中产生的沉淀；5.3） 浓缩:将废水注入废水浓缩设备，分离出纯水，同时得到浓盐水；5.4） 碱回收处理:将浓盐水打入碱回收釜，开启搅拌器，同时加入生石灰，将ph调节至10-12,得到碱回收液；5.5） 产物回收:将碱回收液经过过滤器，分别得到硫酸钙和氨水；6）干燥和烧结将步骤4.3）的二水磷酸铁滤饼加入干燥设备中在80℃下进行脱水干燥，除去二水磷酸铁滤饼中大量的自由水，得到二水磷酸铁粉末，将二水磷酸铁粉末输送至高温烧结设备,经过1h，从室温升温至300℃，在300℃下烧结2h,再经过1h，从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，脱除二水磷酸铁中的结晶水，同时进行晶型转化，得到产品无水磷酸铁，具体包括如下步骤：

6.1）干燥脱水:将制备得到的磷酸铁滤饼通过干燥进料器加入干燥器，在温度设定80 ℃下干燥除去滤饼中的自由水，磷酸铁滤饼变为二水磷酸铁粗品，夹带少量二水磷酸铁粉尘的尾气待处理，二水磷酸铁粗品从干燥除尘设备底部回收并进行后处理；6.2）高温烧结:将步骤6.1）得到的二水磷酸铁粗品经烧结进料器加入烧结设备,烧结设备1小时从室温升温至300℃，在300℃下烧结2h,然后1小时升温从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，最后物料降至40℃以下，在烧结设备内二水磷酸铁中分子水脱除，同时晶型转化，得到无水磷酸铁产品，烧结时产生的尾气待处理；6.3）尾气处理：将步骤6.1）、步骤6.2）和步骤3.3）的尾气全部收集进入水吸收塔,在水吸收塔中通过喷淋水喷淋,吸收尾气中剩余的粉尘、s02及s03气体，水吸收后再进入碱吸收塔，通过喷淋稀碱液,进一步吸收尾气中的酸性气体，碱吸收塔处理得的空气和水蒸气混合气排空,水吸收塔和碱吸收塔底部的污水集中处理；7）粉碎混合包装将步骤6）高温烧结后的无水磷酸铁输送至粉碎混合装置中的粉碎机进行粉碎,粉碎至颗粒大小为d50在2-6μm,多个批次粉碎好的磷酸铁加入混料机混合为3-6h,混合后产品在包装设备中按规格包装。

28.实施例1磷铁溶液合成:利用645kg黄磷生产副产磷铁废渣(铁含量65%、磷含量25%）、1597kg硝酸、2395kg纯水、232kg磷酸进行酸解反应，制备磷铁溶液，反应温度90℃，反应时间4小时，反应完后进行过滤，得到最终得到4567kg磷铁溶液。

29.二水磷酸铁合成:磷铁溶液进入二水磷酸铁生成设备后，加入327kg氨水,控制ph 在1,使铁离子和磷酸根离子结合沉淀。将上述磷酸铁浆料升温至60℃ ,进行磷酸铁生成，将无定型磷酸铁转化为二水和磷酸铁，反应时间4h,反应结束后，浆料颜色由黄色或淡黄色转化为黄白色，得到二水和磷酸铁浆料。

30.洗涤:将反应后磷酸铁浆料过滤,过滤后磷酸铁滤饼再用9000kg纯水洗涤5次至ph值为3.0-4.0。

31.洗液回收：向洗液中加入394kg 25%氨水,将洗液ph调节至6.0-9.0。中和后过滤沉淀物,将过滤后洗液9724kg 13%硝酸铵盐水,加入离子交换膜进行浓缩,分离出462kg纯水回用，同时得到510kg 25%硝酸铵浓盐水。

32.向浓盐水中加入602kg 90%生石灰，将ph值调节至10-12,回收329kg氨气用于磷铁生成时的ph调节，使原材料能够循环利用，同时得到2630kg副产品硝酸钙。

33.干燥和烧结:将洗涤后磷酸铁加入干燥器中在80℃下进行脱水，除去滤饼中大量的自由水。

34.将二水磷酸铁输送至研磨釜研磨，研磨后的二水磷酸铁送至高温烧结釜，经过1h，从室温升温至300℃，在300℃下烧结2h,再经过1h，从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，脱除二水磷酸铁中的结晶水，同时进行晶型转化，得到产品无水磷酸铁。

35.粉碎混合包装:将高温烧结后的无水磷酸铁输送至气流粉碎机中，进行粉碎, 粉碎至颗粒大小为d50在2-6μm，将粉碎好的磷酸铁,加入螺带混料机,加入量为混料机负荷的75%,混合时间为4h,使物料充分混合,保证产品的一致性和均匀性。将产品在包装间,通过除湿机和空调设备，控制空气湿度＜30%以下，温度＜30℃ ,按照25kg/包或500kg/包等规

格包装。

36.实施例2磷铁溶液合成：利用968kg黄磷生产副产磷铁废渣(铁含量65%、磷含量25%）、1198kg硝酸、5389kg纯水、341kg磷酸进行酸解反应，制备磷铁溶液，反应温度90℃，反应时间4小时，反应完后进行过滤，得到最终得到6851kg磷铁溶液。

37.二水磷酸铁合成:磷铁溶液进入二水磷酸铁生成设备后，加入245kg氨水,控制ph 在1,使铁离子和磷酸根离子结合沉淀。将上述磷酸铁浆料升温至60℃ ,进行磷酸铁生成，将无定型磷酸铁转化为二水和磷酸铁，反应时间4h,反应结束后，浆料颜色由黄色或淡黄色转化为黄白色，得到二水和磷酸铁浆料。

38.洗涤:将反应后磷酸铁浆料过滤,过滤后磷酸铁滤饼再用13500kg纯水洗涤5次至ph值为3.0-4.0。

39.洗液回收：向洗液中加入591kg 25%氨水,将洗液ph调节至6.0-9.0。中和后过滤沉淀物,将过滤后洗液14586kg 13%硝酸铵盐水,加入离子交换膜进行浓缩,分离出693kg纯水回用，同时得到765kg 25%硝酸铵浓盐水。

40.向浓盐水中加入903kg 90%生石灰，将ph值调节至10-12,回收494kg氨气用于磷铁生成时的ph调节，使原材料能够循环利用，同时得到3948kg副产品硝酸钙。

41.干燥和烧结:将洗涤后磷酸铁加入干燥器中在80℃下进行脱水，除去滤饼中大量的自由水。

42.将二水磷酸铁输送至研磨釜研磨，研磨后的二水磷酸铁送至高温烧结釜，经过1h，从室温升温至300℃，在300℃下烧结2h,再经过1h，从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，脱除二水磷酸铁中的结晶水，同时进行晶型转化，得到产品无水磷酸铁。

43.粉碎混合包装:将高温烧结后的无水磷酸铁输送至气流粉碎机中，进行粉碎, 粉碎至颗粒大小为d50在2-6μm，将粉碎好的磷酸铁,加入螺带混料机,加入量为混料机负荷的75%,混合时间为4h,使物料充分混合,保证产品的一致性和均匀性。将产品在包装间,通过除湿机和空调设备，控制空气湿度＜30%以下，温度＜30℃ ,按照25kg/包或500kg/包等规格包装。

44.以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。技术特征：

1.一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺，包括如下步骤：（1）磷铁废渣溶解将磷铁废渣、硝酸、纯水反应温度为90℃下进行溶解反应，经过4h反应，结束后过滤，得到磷铁溶液；（2）气体回收将步骤（1）中产生的二氧化氮与水反应后生成硝酸，硝酸收集处理后回收利用；（3）二水磷酸铁合成向步骤（1）的磷铁溶液加入硝酸铁、磷酸、氨水，至ph为1.0-1.5，得到黄色或淡黄色二水磷酸铁浆料，将二水磷酸铁浆料升温至60℃，反应4h，无定型磷酸铁转化为二水磷酸铁晶型，晶型转化完成后浆料由黄色或淡黄色转化为黄白色；（4）洗涤向步骤（3）得到的陈化后的磷酸铁浆料加入纯水，洗涤溶液至ph值为3-4，得到洗液和产品二水磷酸铁滤饼；（5）洗液回收步骤（4）的洗液收集后加入中和剂，将洗液 ph调节至6.0-9.0，中和反应得到沉淀物，过滤后滤液进行浓缩，得到纯水和浓盐水，向浓盐水中加入高纯生石灰或熟石灰，将ph值调节至10-12，得到副产品硫酸钙和碱，碱回收送用于调节ph值，纯水回用；（6）干燥烧结将步骤（4）的二水磷酸铁滤饼在80℃下进行脱水干燥，除去二水磷酸铁滤饼中大量的自由水，得到二水磷酸铁粉末，将二水磷酸铁粉末高温烧结，经过1h，从室温升温至300℃，在300℃下烧结2h，再经过1h，从300℃升温至600℃，在600℃下烧结2h，脱除二水磷酸铁中的结晶水，同时进行晶型转化，得到产品无水磷酸铁；（7）粉碎混料包装将步骤（6）高温烧结后的磷酸铁进行粉碎，粉碎至颗粒大小为d50在2-6μm，多个批次粉碎好的磷酸铁加入混料机混合2-4h，混合后产品在包装设备（07）中按需求包装。2.根据权利要求1所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺，其特征在于步骤（3）中的ph值调节剂为25%的氨水。3.根据权利要求1所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺，其特征在于步骤（5）中的中和剂为氨水。4.一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于包括依次连接的磷铁渣溶解反应设备（01）、二水磷酸铁生成设备（02）、洗涤设备（03）、干燥烧结设备（04）、高温烧结设备（05）、粉碎混合装置（06）、包装设备（07）、气体回收设备（09），所述洗涤设备(03)底部连接洗液回收系统(08)。5.根据权利要求4所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于所述磷铁渣溶解反应设备(01)包括带有搅拌装置的磷铁渣溶解釜(11)、磷铁溶液冷却釜（12），所述磷铁渣溶解釜(11)顶部设置有磷铁渣入口（122）、硝酸进料口、纯水进料口、上侧壁上设置1#温度检测器(114)、1#液位检测器（115）、压力检测器（116），底部设置有1#过滤器（13）， 所述磷铁渣溶解釜(11)顶部设有1#出气管(15)和套设在1#出气管(15)外侧的1#换热套（18）；所述1#换热套(18)上设有1#热流体出口（118），1#热流体进口（119）；

所述1#过滤器（13）通过管道连通磷铁溶液冷却釜（12），管道上设置有2#磷铁溶液出料泵（17），所述磷铁溶液冷却釜（12）上设置有冷却釜温度检测器（117），所述磷铁溶液冷却釜（12）外侧套设有2#冷却套（19）；所述2#换热套(19)上设有1#热流体出口（120），1#热流体进口（121）；所述磷铁渣入口（122）和硝酸进料口分别与磷铁渣溶解釜(11)管路连接，1#出气管（15）和气体回收设备（09）管路连接。6.根据权利要求4所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于所述二水磷酸铁生成设备包括带有搅拌装置的沉淀釜 (21)、硝酸铁进料装置、磷酸进料装置、氨水进料装置和沉淀釜出料泵(25)，沉淀釜(21)上设有温度检测器（29）、ph值控制仪表（210），铁含量检测器（211），磷含量检测器（212），二水磷酸铁生成设备(02)外侧套设有换热套（22），所述换热套(22)上设有2#热流体出口（23），2#热流体进口（24）。7.根据权利要求4所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于所述洗涤设备(03)包括洗涤釜（31）、洗液收集回收箱（32）、3#过滤器（34）、1#洗液出料泵（35），2#洗液出料泵（37）；所述的洗涤釜（31）顶部设置有二水磷酸铁浆料进口和纯水进口以及连通洗液收集回收箱（32）底部的管道，所述3#过滤器（34）设置于洗涤釜（31）的底部，所述3#过滤器（34）出口通过管道连接到洗液收集回收箱（32）的顶部。8.根据权利要求4所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于所述干燥烧结设备(04)包括依次顺序连接的干燥器(41)、研磨釜(42)、烧结釜(44)、除尘设备（45），所述的干燥器（41）上设置3#出气管（43）连接水吸收设备（47）和碱吸收设备（48），所述的除尘设备（45）通过出气管连接水吸收设备。9.根据权利要求4所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于所述洗液回收系统(08)包括中和釜(81)、废水浓缩设备（83）、碱回收釜（82），所述中和釜(81)底部设置有4#过滤器（84），废水浓缩设备(83)与碱回收釜(82)之间的管路上设有废水浓缩设备出料泵(812)。10.根据权利要求4所述的一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产设备，其特征在于所述气体回收设备（09）包括依次顺序连接的鼓风机（91）、静电板（92）、4#过滤器（93）、干燥箱（94）、处理箱（95）和集液箱（98）。

技术总结

本发明公开一种以黄磷副产磷铁渣为原料制备磷酸铁的生产工艺及生产设备。所述工艺包括：（1）磷铁渣溶解；（2）气体回收；（3）二水磷酸铁合成；（4）洗涤；（5）洗液回收；（6）干燥烧结；（7）粉碎混料包装。所述设备包括依次连接的磷铁渣溶解反应设备、二水磷酸铁生成设备、洗涤设备、干燥烧结设备、高温烧结设备、粉碎混合装置、包装设备、气体回收设备，所述洗涤设备底部连接洗液回收系统。本发明高效地利用了黄磷生产出的磷铁废渣，大大提高了磷铁渣的附加值，减少了磷铁渣的大量堆放和对环境污染的问题，所用的设备结构简单、操作方便，工艺简单，经济效益好，实现了废水废气的循环利用，适用于黄磷生产厂家。磷生产厂家。磷生产厂家。

技术研发人员：姚耀春 郭纪歧 海超 李梦文 杨斌 李银

受保护的技术使用者：云南科什达新材料有限公司

技术研发日：2022.03.30

技术公布日：2022/6/14