【工艺篇】一文看懂铁法磷酸铁工艺流程说明

科技 2024-10-28 10:30 云南

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磷酸铁工艺之前，先强调下磷酸铁逻辑指标是：稳定性（电池稳定性）>铁磷比（电池容量）>微观结构（电池高压实）>比表面积，其次才考虑的是成本，最后考虑的才是产能。磷酸铁稳定性差，即使成本再低，产能再大，也是没用的，市场需要的是电池的稳定性。

目前磷酸铁生产工艺主要有钠法、铵法、铁粉、肥料磷酸、氧化铁红、磷酸氢钙6种工艺。

从产品稳定性角度分析，铵法、钠法做对比，产品稳定性都还好，目前磷酸+铁法路线稳定性相对差一些。比如做刀片电池，钠法路线压实能做到2.6，压实比较高，但低温性会差一些；用铵法路线性能会相对更均衡，压实和容量会更加平衡，冬天低温性更好，容量尚可，压实能做到2.5。

从环保角度分析，铵法工艺生产1万吨磷酸铁需投放价值1200万的环保设备，需要把硫酸铵蒸出来。而走净化磷酸+铁法路线，就没有这项开支，环保压力也小。

另外铁法磷酸铁生产工艺流程相对铵法钠法来说较短

一、产品性质

二、原辅材料消耗

三、工艺流程

工艺原理

铁法磷酸铁生产原理：

第一步：磷酸与铁进行反应得到磷酸二氢铁，反应方程式如下：

反应方程式：Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2↑

第二步：磷酸二氢铁与双氧水反应得到二水磷酸铁，反应方程式如下：

2Fe(H2PO4)2+H2O2+2H2O=2FePO4·2H2O+2H3PO4

第三步：将二水磷酸铁进行烘干焙烧，去掉结晶水到得无水磷酸铁，反应方程式如下：

FePO4·2H2O=FePO4+2H2O

生产工艺流程

工艺流程叙述

A.酸解工段

将纯铁称重计量后由行车投入酸解反应槽，来自磷酸槽的净化磷酸计量后由泵加入酸解反应槽，开启搅拌器。用蒸汽对物料升温后进行酸解反应。反应温度控制在 60⁓90℃。反应时间 6-12 小时。反应完成后，将反应液送往转化工段。反应生成的氢气经液封槽后送去氢气燃烧炉，与天然气一起燃烧，副产 1.0MPa蒸汽。

B.转化工段

将来自酸解工段的酸解反应液用泵送入压滤机进行压滤，过滤掉不溶性杂质后进入缓冲槽暂存。外购的双氧水（浓度 27.5%）从罐车由卸车泵送至双氧水储罐备用。将酸解反应液计量后由泵送入转化反应槽，开启搅拌器，然后开启罐区双氧水泵，缓慢向转化反应槽中加入一定量双氧水，加入双氧水的速度控制在1-3 小时内完成。然后，再向反应槽中缓慢加入分散剂。保持反应温度为：常温⁓50℃，继续反应 1-3 小时。反应完成后，将反应液导入结晶槽，计量后加入表面活性剂、来自过滤工序的洗涤液，开启搅拌器，保持结晶温度为：50-90℃，结晶反应时间 5-8 小时

C. 过滤烘干工段

过滤分离：将结晶料浆由泵送至压滤机进行压滤分离。分离所得母液为稀磷酸，在母液槽暂存后由泵送回磷酸车间。滤饼卸料进入再浆槽，加入洗涤水再浆后，由泵送入下一级压滤机。如此经过 5 次洗涤以后，滤饼由皮带机送去干燥，洗涤液收集后送去水处理工序。

在水处理工序，洗涤液经 RO 膜净化后，得到清水和浓水，浓水返回磷酸车间,清水经过酸碱中和（20%氨水）后再次经 RO 膜净化后返回过滤工序用于滤饼的洗涤。

闪蒸烘干：来自最后一级压滤机的二水磷酸铁进入闪蒸料仓，由螺旋输送机送入闪蒸干燥机。闪蒸干燥机采用热空气加热物料，外界空气经过滤器洁净后送入热风炉，被天然气燃烧加热后，由鼓风机送入闪蒸干燥机的进风口，然后按切线方向进入干燥室，并呈螺旋状上升。在干燥塔内，物料与热空气进行充分的质热交换，被干燥的二水磷酸铁随同热风一起输送至布袋收尘器，二水磷酸铁被收集后送入暂存料仓，而尾气则经引风机排空。烘干机进风温度 300-450℃，排风温度 100-120℃。滤饼进料水分 30-50%（游离水），出料水分小于 2%（游离水）。

焙烧：物料经炉头喂料器进入炉筒，采用天然气做热源，通过自动控制系统调节天然气燃烧器的火焰来控制炉膛温度，从而使物料在一定温度下进行焙烧。炉筒操作时略有倾斜，物料在炉筒内一边焙烧，一边在炉筒转动下向前移动，焙烧后的物料从出料端进入冷却机。在冷却机内，物料与来自循环水系统的冷却循环水换热，被冷却到 60-80℃，然后被送入下一工序。焙烧窑内的物料温度控制在 500-700℃，出口物料水分 0.1-0.3%。

D.包装工序

冷却后的粉状物料进入破碎机进行破碎，然后输送至成品料仓，经计量包装后码垛入库。

四、物料平衡

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