簡介

磷鐵來源廣泛，可以從磷鐵礦、熱法磷酸或鈣鎂磷肥等化工副產(chǎn)物中獲得，量大價廉。目前每年磷化工副產(chǎn)磷鐵約有30萬t(根據(jù)原料中鐵含量不同，每生產(chǎn)11黃磷副產(chǎn)磷鐵100~200kg)，價格依據(jù)品位和粒度而定，目前粒度6.5um(2000目)的約0.4萬元/，粒度3.4pm (4000目)的約0.6萬元/t。磷鐵是一種Fe和P混合較好的金屬間化合物，導(dǎo)電性好，密度較大，常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐蝕。磷鐵的成分、雜質(zhì)種類和含量依據(jù)原料和工藝條件而定，種類繁多，一般有FeP、Fe₂P、Fe₃P、Fe₄P和FeP₂等，通常ω(Fe)50%~75%、ω(P)18%~30%，并含少量Si、Ca、V等雜質(zhì)，可以通過(區(qū)域)熔融、堿熔、重結(jié)晶、機(jī)械處理、球磨、絡(luò)合等方法進(jìn)行提純。磷鐵的主要元素為Fe和P，比 FePO₄少O，價格卻遠(yuǎn)低于~3萬元/t的FePO₄而且純度可控，從熱力學(xué)原理上分析可以制備含有Fe和P的能源材料。

隨著磷礦資源的枯竭，利用磷鐵制備能源材料不僅拓展磷鐵的應(yīng)用領(lǐng)域，提升磷鐵的品位和價值，而且有利于開辟能源材料的新合成工藝路線，使同類產(chǎn)品的成本和性能具有極大的市場競爭力，同時實現(xiàn)廢物治理、資源、能源和環(huán)境的和諧發(fā)展。

應(yīng)用

1、制備磷酸亞鐵鋰

利用磷鐵生產(chǎn)1t磷酸亞鐵鋰(LiFePO₄)的成本比利用FePO₄的生產(chǎn)成本降低2萬元以上，但是性能可達(dá)到或超過目前的市售產(chǎn)品。用磷鐵生產(chǎn)的LiFePO₄產(chǎn)品：ω(Li)~4.4%，ω(Fe)35.4%，ω(P)19.6%，ω(C)2%~6%，松裝密度>0.5g/cm³，振實密度>1.0 g/cm³，中位粒徑~4um，極片壓實密度2.1~2.4g/cm³，充放電倍率為0.1C時克容量>150mAh，充放電倍率為1C時克容量>130mAh，具有極大的競爭優(yōu)勢。

2、制備FePO₄

應(yīng)用領(lǐng)域廣，市場大，易規(guī)模化低成本生產(chǎn)，是磷鐵規(guī)?；瘧?yīng)用的重要突破口。

1)化學(xué)法 將磷鐵粉末在300~1300℃的干燥含氧氣氛中焙燒得到中間產(chǎn)物P2O5氣體和Fe2O3，氣體經(jīng)溶液吸收。根據(jù)需要補充磷源或鐵源，進(jìn)行不同的處理后反應(yīng)生成磷酸鐵，過濾洗滌后得到高純磷酸鐵。

2)電解法 通過陽極袋電解除雜，以磷鐵為陽極、以石墨為陰極、以水溶液為電解液，利用水中的氧為P提供氧源，恒流無膜電解后溶液由無色變?yōu)辄S色，調(diào)整pH至1~5，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到淡黃色FePO₄。經(jīng)過初步推算，電解磷鐵生產(chǎn)1t FePO₄約需0.35萬元。

3、制備Li3PO4和Fe2O3

產(chǎn)物有一定市場，易規(guī)模化低成本生產(chǎn)。將磷鐵與一定量鋰鹽在300~700℃的空氣氣氛下焙燒得到Li3PO4和Fe2O3，根據(jù)需要可以將二者進(jìn)行分離或提純。

4、制備電池負(fù)極材料Fe_xP

Fe_xP為具有很好發(fā)展前景的綠色、價廉、高密度、高容量、高能量負(fù)極材料。

目前廣泛應(yīng)用的石墨類負(fù)極材料脫嵌鋰容量和能量密度低，難以滿足高能量電源的需求。Fe_xP基負(fù)極材料具有理論容量高、Fe-P離子鍵強、電子云高度取向、價廉環(huán)保等優(yōu)點，備受關(guān)注。該類材料傳統(tǒng)上通過化學(xué)或電化學(xué)方法合成，實際上可直接以磷鐵為原料通過活化處理或修飾改性得到。

參考文獻(xiàn)

[1]郭和一,王貴欣,李成佳,等.利用磷鐵制備能源材料的研究進(jìn)展[J].磷肥與復(fù)肥,2012,27(06):14-16+19.