2011年6月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
酸解钢渣制备多元掺杂磷酸铁及其成分控制吴照金，蒋倍违，曹发斌，刘伟明，武杏荣，李辽沙(安徽工业大学安徽省冶金工程与资源综合利用重点实验室，安徽马胺山243002)
Vol.II No.3 June 2011
摘要：以钢渣酸解滤液和磷酸的复杂体系为研究对象，通过pH值控制，考察了体系中Fe,Mn，Cr,Al,Mg，Ti等多种目标离子在PO"环境下的共沉淀行为，选择性回收钢渣中多种目标金属并制备多元掺杂磷酸铁，结果表明，沉淀产物为无定型非晶前驱体，pH=3.0~4.0时，前驱体中金属总摩尔数与磷摩尔数比接近1，且掺杂元素总量适中，粒径约50nm，700C焙烧可得粒径200~400nm的单相六方晶系多元掺杂磷酸铁：继续增大pH值则非Fe金属含量过多，产物出现杂相
关键词：钢渣；酸解：多组分：pH值：磷酸铁中图分类号：TF09
文献标识码：A
1前言
文章编号：1009-606X(2011)03-0414-08
方法的途径
磷酸铁(FePO4)是合成锂离子电池正极材料磷酸铁
钢渣是炼钢的副产品，含大量Fe和多种金属元素，是有利用价值的二次资源.2010年，中国的粗钢产量已达6.2亿t，但钢渣的有效利用率不足20%.大量堆放的钢渣不仅严重侵占土地和污染环境，还浪费资源，其高效利用已成为制约冶金行业可持续发展的瓶颈，
由于钢渣总量大，传统钢渣利用研究多从“大宗量
处理”的理念出发，期望以粗放型低附加值利用模式打通钢渣大宗量利用的途径，迄今为止，钢渣的主要利用方法可概括为冶金企业内部回用和场外利用，企业内部回用包括钢渣用于烧结、高炉溶剂和返回炼钢[12]；场外循环利用主要包括制备钢渣水泥3、作混凝土骨料4、铺路材料[5]及钢渣肥料(2)等.内部回用因钢渣含磷量较高而受到限制，场外循环则只注重钢渣的大量利用，其中的Fe和多种有价金属均未有效利用，不仅浪费金属资源，而且对环境产生不利影响，因此，合理回收钢渣中的多种金属并有效利用，对节约宝费的金属资源、探索钢渣多途径高附加值利用新途径具有重要意义，
用硫酸酸解钢渣可使其中多种金属离子从各复杂组分中解离并进入溶液以便分别回收，相关研究已有不少报道(6-，该领域的研究工作为湿法回收钢渣中有价组分积累了大量数据，丰富了相关基础理论体系，但多限于传统湿法冶金、分离提纯，用于钢渣中多种有价金属的回收工艺紧杂且应用难度大因此，如果针对钢渣中有价金属的种类、含量特点及应用对象的要求，合理控制酸解钢渣滤液的沉淀反应，对其中多种有用金属直接进行材料化利用，则是一种突破传统长流程材料制备
锂(LiFePO)的优良前驱体(9,10)，且FePO本身也因优异的电化学活性而倍受关注"，国内外普遍采用含Fe试剂与磷酸或磷酸盐试剂反应制备纯FePO,(12-15)，适量掺杂金属元素(单元素或多元素)可明显改善LiFePO。的电化学性能(16)，但所用掺杂元素多来自化学试剂，成本较高.Wu等117]用生产钛白粉副产品FeSO7HO制备Ti 掺杂的FePO4，进而合成性能优良的金属掺杂LiFePO4: 本课题组采用碳热还原方法回收钢渣中的Fe,Cr,V，所制多元掺杂LiFePO亦具有优异的倍率性能(18，因此，直接利用二次资源中多种有价元素，通过适当工艺获得多元掺杂FePO4作为制备掺杂型LiFePO4的前驱体，将有效简化掺杂LiFePO4的制备工艺，降低原料成本，同时极大提升二次资源的利用价值，而采用湿法处理钢渣，将其中大量的Fe及多种金属元素直接用于制备多元掺杂FePO4，成分控制将更方便可行，但相关研究鲜有报道
为此，本研究以钢渣、硫酸和磷酸为主要原料，通过硫酸酸解钢渣、滤液与磷酸反应、控制沉淀反应等步骤，回收钢渣中的Fe和多种金属元素制备多元掺杂 FePO4，并研究合成产物的结构和成分，提出低成本制备多元掺杂FePO4的可行方法，同时为钢渣中多种目标金属的选择性同时回收和直接材料化利用探索新途径
2实验 2.1实验材料
钢渣(转炉钢渣，马鞍山钢铁股份有限公司)，硫酸
收稿日期：2011-04-08，修图日期：2011-05-10
基金项目：安数省高校省级自然科学研究重点基金资助项目(编号：KJ2008A038)，安徽省自然科学基金资助项目(编号：11040606M105：090414150）作者篇介：吴照金(1965-)，男，河南省商丘市人，博士，副教授，从事冶金二次资源材料化利用研究，Tel:0555-2311879,E-mailwzjof@sina.com
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