本文關(guān)鍵詞：硫鐵礦燒渣為原料合成磷酸鐵鋰的工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國每年因為生產(chǎn)硫酸而產(chǎn)生了大量的硫鐵礦燒渣，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了很大的影響。鐵元素在硫鐵礦燒渣中占有很大的比重，經(jīng)過簡單處理，全鐵含量可以達(dá)到60%以上，，因此硫鐵礦燒渣可以作為一種二次資源加以利用。隨著全球化石能源的枯竭，鋰離子電池有望成為新的儲能材料，而且LiFePO4被認(rèn)為是動力與儲能鋰離子電池的關(guān)鍵正極材料。如果以硫鐵礦燒渣為鐵源合成LiFePO4，將極大的降低LiFePO4的成本，進(jìn)而推動其在動力與儲能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。因此，本課題采用河南靈寶金源礦業(yè)有限公司的硫鐵礦燒渣為主要原材料，通過濕法冶金工藝合成高純FeSO4溶液，然后采用水熱工藝合成納米LiFePO4，其成果具有極大的社會經(jīng)濟(jì)效益。 首先通過濕法冶金工藝提純硫鐵礦渣中的鐵元素。研究礦渣的還原焙燒工藝，對還原劑種類、用量、焙燒溫度和時間等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。研究礦渣的酸浸工藝，對硫酸過量系數(shù)、酸浸時間等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化工藝參數(shù)為：還原劑（蔗糖）用量為10%，還原焙燒溫度為800℃，還原焙燒時間為20min，酸浸溫度：70℃~80℃；硫酸濃度30%，酸浸時間：20min，鐵元素浸出率可達(dá)90%以上。設(shè)計鐵浸出液的除雜工藝為：溶解→氨反應(yīng)→沉淀，對沉淀劑、絮凝劑用量等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化工藝參數(shù)為：使用氨水為沉淀劑，中性聚丙烯酰胺為絮凝劑（0.1%），溫度80℃，在此條件下，酸浸液中的雜質(zhì)基本被有效的除掉，制備出高純FeSO4溶液。 研究基于Li2CO3的水熱工藝合成LiFePO4，解決傳統(tǒng)水熱工藝原料成本高的缺點，水熱前驅(qū)體分別為FeSO4、Li2CO3和H3PO4，水熱廢液中的殘余鋰以碳酸鋰形式回收。通過在前驅(qū)體溶液中引入硫酸，解決前驅(qū)體溶液均勻性難題。研究發(fā)現(xiàn)水熱合成磷酸鐵鋰結(jié)晶性好，顆粒的尺寸隨硫酸含量的增加而增大，并具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，0.1C放電容量為154.1mAh/g，循環(huán)50圈以后放電容量仍然可達(dá)142.5mAh/g，庫倫效率在98%以上。
【關(guān)鍵詞】：硫鐵礦燒渣 FeSO4溶液 鋰離子電池 水熱反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-24
• 1.1 前言9
• 1.2 硫鐵礦燒渣的危害9-10
• 1.3 硫鐵礦燒渣的綜合利用現(xiàn)狀10-13
• 1.4 鋰離子電池13-14
• 1.5 鋰離子電池的工作原理及特點14-18
• 1.6 鋰離子電池的正極材料18-19
• 1.7 橄欖石型正極材料 LiFePO_4的研究現(xiàn)狀19-23
• 1.8 本文的研究內(nèi)容及意義23-24
• 2 實驗原料及方法24-37
• 2.1 硫鐵礦燒渣制備純凈 FeSO_4溶液所用的實驗原料及試劑24-27
• 2.2 硫鐵礦燒渣制備高純 FeSO_4溶液的方法及工藝27-28
• 2.3 硫鐵礦燒渣制備高純 FeSO_4溶液的實驗原理28-30
• 2.4 產(chǎn)品性能的測試方法30-32
• 2.5 Li_2CO_3為鋰源前驅(qū)體合成 LiFePO_4的實驗原料及試劑32-34
• 2.6 Li_2CO_3為鋰源前驅(qū)體水熱合成 LiFePO_4的實驗流程34-35
• 2.7 材料表征分析測試手段35-36
• 2.8 電化學(xué)性能測試36-37
• 3 硫鐵礦燒渣制備高純 FeSO_4溶液的研究37-48
• 3.1 還原焙燒實驗37-42
• 3.2 硫酸酸浸實驗42-44
• 3.3 水浴除雜實驗44-47
• 3.4 硫鐵礦燒渣制備高純 FeSO_4溶液實驗總結(jié)47-48
• 4 Li_2CO_3為鋰源前驅(qū)體水熱合成 LiFePO_4的研究48-54
• 4.1 延長反應(yīng)時間對合成 LiFePO_4的影響48-49
• 4.2 提高參加反應(yīng)的 H3PO4的濃度對合成 LiFePO_4的影響49
• 4.3 提高參加反應(yīng)的 H+的量對合成 LiFePO_4的影響49-50
• 4.4 測試分析50-53
• 4.5 Li_2CO_3為鋰源前驅(qū)體水熱合成 LiFePO_4的實驗總結(jié)53-54
• 5 結(jié)論與展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-58

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1 童云;胡文遠(yuǎn);;利用硫鐵礦燒渣制備高純氧化鐵的研究[J];西南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年04期

2 李威;華濤;周啟星;;鹽酸酸溶硫鐵礦燒渣的最佳工藝條件[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報;2008年06期

3 陳維平,楊霞,彭世英;交變磁選-化學(xué)浸泡方法處理硫鐵礦燒渣[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年01期

4 張秀云,梅敦,龔沛,張錫琴,李志芳,許萍;利用硫鐵礦燒渣制低硫鐵精砂[J];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年01期

5 鄭雅杰;符麗純;;硫鐵礦燒渣水熱法制備氧化鐵[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年04期

6 劉昭成;鄭雅杰;;硫鐵礦燒渣水熱法合成形貌可控的氧化鐵[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年09期

7 楊聲海,唐謨堂,張凱,孟蕓;高硅硫鐵礦燒渣浸出過程動力學(xué)機(jī)理[J];中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年06期

8 朱云貴,施善友,李學(xué)良,何章斌;硫鐵礦燒渣水熱法合成紡錘形α-Fe_2O_3[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年04期

9 鄭雅杰,陳白珍,龔竹青,陳文汨;硫鐵礦燒渣制備聚合硫酸鐵新工藝[J];中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年02期

10 崔杏雨,郭燕青,白俊明;用硫鐵礦燒渣制備PFC絮凝劑[J];太原理工大學(xué)學(xué)報;2001年04期

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1 陳瀟晶;程芳琴;;硫鐵礦燒渣的資源化利用技術(shù)研究進(jìn)展[A];2009中國選礦技術(shù)高峰論壇暨設(shè)備展示會論文[C];2009年

2 李偉;;硫鐵礦燒渣直接酸浸的研究[A];2008中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集（中卷）[C];2008年

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1 記者 馮海波 通訊員 蔡超;產(chǎn)學(xué)研讓礦渣“變廢為寶”[N];廣東科技報;2010年

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1 劉昭成;硫鐵礦燒渣水熱法制備云母氧化鐵及其基礎(chǔ)理論研究[D];中南大學(xué);2011年

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1 吳佳霖;高砷含銅硫鐵礦燒渣的綜合利用研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

2 趙靜立;硫鐵礦燒渣為原料合成磷酸鐵鋰的工藝研究[D];華中科技大學(xué);2014年

3 李旭;以硫鐵礦燒渣制取鐵紅過程中的副產(chǎn)品制取硫酸鉀的研究[D];武漢理工大學(xué);2004年

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5 郝曉斌;硫鐵礦燒渣制備軟磁鐵氧體原料的研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

6 劉德洪;微生物法脫除硫鐵礦燒渣中硫的研究[D];遼寧科技大學(xué);2006年

7 王全亮;硫鐵礦燒渣綜合利用研究[D];昆明理工大學(xué);2007年

8 李華偉;硫鐵礦燒渣資源化開發(fā)與利用研究[D];昆明理工大學(xué);2004年

9 梁海霞;硫鐵礦燒渣制取高純氧化鐵紅的研究[D];武漢理工大學(xué);2003年

10 孔磊;硫鐵礦燒渣制備γ-Fe_2O_3的研究[D];武漢理工大學(xué);2007年

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