鐵法磷酸鐵工藝流程
鐵法磷酸鐵工藝是一種通過鐵與磷酸反應制備磷酸鐵的方法，廣泛應用于鋼鐵和電池制造等領域。其原理是鐵作為還原劑被氧化為亞鐵離子，磷酸作為氧化劑被還原為磷酸根離子，最終生成磷酸鐵。工藝流程包括原料準備、反應、分離純化、干燥包裝等步驟，產物可用于防腐涂層、電池正極材料等。
一、生產工藝流程圖
二、工藝原理
（1）鐵法磷酸鐵生成原理：
第一步：磷酸與鐵進行反應得到磷酸二氫鐵，反應方程式如下：反應方程式：Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2 ↑
第二步：磷酸二氫鐵與雙氧水反應得到二水磷酸鐵，反應方程式：2Fe(H2PO4)2+H2O2+2H2O=2FePO4·2H2O+2H3PO4
第三步：將二水磷酸鐵進行烘干焙燒，去掉結晶水到得無水磷酸鐵，反應方程式如下：FePO4·2H2O=FePO4+2H2O
（2）軟水制備原理：
反滲透膜技術通過對水施加壓力，使水分子和離子態礦物質通過膜，而大部分無機鹽、有機物、細菌和病毒被截留，從而分離出純凈水和濃縮水。
（3）氨水酸堿中和：
第二道 RO 膜前處理需進行酸堿中和，反應方程式如下：2NH3 ·H2O + H3PO4 = (NH4)2HPO4 + 2H2O
三、生產工藝流程
（1）鐵法磷酸鐵生產原理工藝流程敘述：
A.酸解工段
將純鐵稱重后投入酸解反應槽，通入氮氣保護，加入凈化磷酸并攪拌。用蒸汽升溫至60?90℃，反應6-12小時。反應完成后，反應液送至轉化工段，產生的氫氣通過管道引至樓頂排放。
B.轉化工段
將酸解反應液泵入壓濾機過濾，去除不溶性雜質后暫存于緩沖槽。外購的雙氧水（27.5%）由卸車泵送至儲罐備用。將酸解液泵入轉化反應槽并攪拌，緩慢加入雙氧水，控制加入速度在1-3小時內完成。
向反應槽中緩慢加入聚乙二醇分散劑，保持溫度在常溫?50℃，繼續反應1-3小時。完成后，將反應液導入結晶槽，加入表面活性劑和洗滌液，攪拌并保持溫度在50-90℃，結晶反應5-8小時。
C. 過濾烘干工段
過濾分離：將結晶料漿泵入壓濾機分離，母液（稀磷酸）暫存后送回磷酸車間。濾餅進入再漿槽，加水再漿后泵入下一級壓濾機。經過5次洗滌后，濾餅由皮帶機送去干燥，洗滌液送至水處理工序。
水處理工序中，洗滌液經RO膜凈化，得到清水和濃水，濃水返回磷酸車間，清水經氨水中和后再次RO凈化，返回過濾工序用于濾餅洗滌。
D. 閃蒸烘干
來自最后一級壓濾機的二水磷酸鐵進入閃蒸料倉，由螺旋輸送機送入閃蒸干燥機。外界空氣經過濾凈化后，由熱風爐加熱至300-450℃，通過鼓風機送入干燥室。物料與熱空氣充分接觸并干燥，干燥后的二水磷酸鐵隨熱風進入重力+布袋收塵器收集，暫存于料倉，尾氣經引風機排空。烘干機排風溫度為100-120℃，濾餅進料水分30%（游離水），出料水分小于2%（游離水）。
E. 焙燒
物料通過爐頭喂料器進入爐筒，采用天然氣熱源，通過自動控制系統調節燃燒器火焰控制爐膛溫度，進行間接焙燒。爐筒略傾斜，物料在轉動中向前移動并焙燒，焙燒后從出料端進入冷卻機。在冷卻機內，物料與循環冷卻水換熱，降溫至60-80℃，隨后送入下一工序。焙燒窯內物料溫度控制在500-700℃，出口物料水分為0.1-0.3%。（利用余熱進行生產作業）。
F. 包裝工序
冷卻后的粉狀物料進入破碎機（機械磨）進行破碎，然后輸送至成品料倉，經計量包裝后 碼垛入庫。
（2）純水制備工作流程：
預處理：預處理需去除影響反滲透膜的雜質，如大顆粒物質、余氯及鈣鎂離子。為此，設計精密過濾器、活性炭吸附過濾器和軟化樹脂，分別去除大顆粒、余氯和鈣鎂離子，以達到最佳預處理效果。
反滲透：反滲透通過高壓泵對高濃度溶液施加高于滲透壓的壓力，迫使水分子通過半透膜到低濃度一側。它能去除90%-99%的污染物，包括無機離子，因其高效的純化能力，成為水純化系統中非常有效的技術。
（3）氨水酸堿中和：
經第一道RO膜過濾后，加入氨水進行酸堿中和至中性，再通過第二道RO膜處理。
四、主要原輔料
99.9%高純鐵；25%-30%磷酸；85%磷酸；27.5%雙氧水；20%氨水；表面活性劑。
五、生產工藝廢氣
（1）鐵法磷酸鐵生產原理工藝流程敘述：
磷酸鐵生產中，85%磷酸從罐區抽至調節釜稀釋至30%，隨后進入酸解釜，用低壓蒸汽維持溫度。磷酸不易揮發，硫酸根和氟離子與金屬離子形成穩定的硫酸鹽和氟化鹽。加熱反應主要產生蒸汽和氫氣，硫酸在290℃分解為水和三氧化硫，無硫酸霧生成。氟離子形成穩定氟化鹽，反應過程不產生酸性氣體，廢氣含氫氣、水蒸氣和氮氣。每車間每天生產4批次，使用85%磷酸加10%母液調節至30%，每批次反應8小時，酸解過程水蒸發約10%，廢氣通過管道排放。
（2）轉換結晶廢氣：
生產水在結晶轉換為敞開式作業，由于酸解反應釜大量酸與鐵發生反應，經過過濾后， 溶液中的基本呈現穩定狀態，該工序主要廢氣主要為水蒸氣。
（3）閃蒸干燥焙燒廢氣及焙燒爐燃燒廢氣：
閃蒸干燥過程采用天然氣燃燒間接加熱物料，干燥廢氣與物料不直接接觸。干燥后的廢氣經布袋除塵器處理后，與天然氣燃燒廢氣通過15m排氣筒排放。采用低氮燃燒技術，廢氣中含顆粒物、二氧化硫、氮氧化物及水蒸氣。天然氣硫含量按《天然氣國家標準 GB17820-2018》一類氣標準，為20mg/m3。
（4）焙燒干燥廢氣：
閃蒸干燥后的物料通過焙燒爐間接加熱，將含水率從20%降至0.3%以下。焙燒過程中產生粉塵，顆粒物產污系數為1.8千克/噸-產品。粉塵經風機引入脈沖布袋除塵器（收集效率99%以上）處理，單臺爐尾氣處理風量為6000m3/h，初始粉塵濃度為1041.67mg/m3。經布袋除塵器處理后，粉塵排放量為0.9t/a（0.13kg/h），排放濃度降至5.42mg/m3。
（5）破碎包裝廢氣
烘干后物料經機械磨破碎，破碎后物料下落至出料布袋，產生粉塵。粉塵通過脈沖布袋除塵器收集處理，每套破碎系統配備6000m3/h風機。破碎廢氣粉塵為無組織排放，收集后下料包裝。
六、生產廢水
主要為生產工藝排水、設備沖洗水、地坪沖洗水、純水制備濃水、初期雨水、鍋爐排水、循環水排水、實驗室排水。
（1）生產工藝排水
根據物料平衡，生產過程中產生的母液和第二道膜處理濃水進入母液儲罐，用于調配磷酸溶液，清水用于凈化磷酸車間生產，不外排。壓濾水純水制備產生的濃水（含自來水和第一道膜清水）進入預處理池，其COD、BOD5與自來水相近，總磷濃度為219mg/L。預處理池通過酸堿中和（碳酸鈣）和混凝沉淀去除部分總磷及SS。
（2）設備清洗廢水
每季度清洗設備外部一次，每次用水16t，年清洗4次，總用水量64t/a，廢水產生量按80%計，為51.2t/a。沖洗水經預處理后用于選礦及磷酸車間生產。廠區設預處理池，處理設備及地坪沖洗水。
沖洗水使用自來水，COD、BOD5與自來水相近，主要含PO?、SO?、Ca2?、Mg2?、Fe3?、Al3?、F?等，pH較高。磷酸殘留量按當天使用原料的十萬分之一計算。
（3）地面沖洗水
地面沖洗水按每㎡每次3L計算，每季度沖洗一次，每年4次。廢水中含SS（500mg/L）、COD（200mg/L）、TP（2mg/L）、氨氮（5mg/L）、BOD5（80%）及磷酸鐵等。地坪沖洗水與設備沖洗水混合后進入預處理池，經酸堿中和+混凝沉淀處理后，用于選礦車間及磷酸車間生產用水。
七、生產固廢
（1） 過濾不溶物
需要進行酸解反應，后進行過濾，過濾方式采用精密微孔過濾器，過濾物質主要 為鐵中不反應物 13.91t/a ，主要含C、Si、Mn、S、Cr、Ni 、Cu 、Ti 等，外售處置。
（2）水處理工序過濾雜質
壓濾水處理工序RO膜壓濾產生部分雜質，雜質主要來著打漿壓濾后的雜質2t/a，主 要含主要含C、Si、Mn、S、Cr、Ni、Cu、Ti等外售處理。
（3）布袋除塵器收集粉塵
該工段布袋除塵器收集粉塵 ，回用生產。
（4）母液及磷酸罐中沉淀物
母液及磷酸罐中產生的沉淀物主要為一些雜質，作為危廢處置，定期交由有資質單位處理。
文本文章轉發自公眾號：鋰電材料工藝
