在磷酸铁生产工艺中,每生产一吨电池级磷酸铁,会副产0.9吨硫酸铵。当前,随着新能源市场对磷酸铁的需求逐步增大,副产硫酸铵的量相应也水涨船高。
磷酸铁又叫正磷酸铁,包括二水磷酸铁(FePO4. 2H20)和无水磷酸铁(FePO4),磷酸铁化合物最初的研究主要在农业、陶瓷玻璃、钢铁及表面钝化等领域。后来发现磷酸铁具有 独特的催化特性、离子交换能力和电学性能。磷酸铁本身既可作为一种电池正极材料,同时也可作为制备磷酸亚铁锂电池材料的一种良好的原材料,为了满足大量的电池级磷酸铁需求,迄今为止,有许多方法可用于磷酸铁的制备。其中研究最多的是硫酸亚铁为原料和磷酸或磷酸盐在高温下反应而成。该反应体系中存在大量的硫酸根离子,然而,作为电池级的原料对杂质离子要求较高,尤其是酸根离子的存在会大大降低材料的性能,因此要除去体系中的杂质离子,必须经过多次的洗涤。而且这些工艺在生产磷酸铁的同时,会产生大量的硫酸铵副产物需要浓缩及蒸发结晶回收。
硫酸铵MVR蒸发结晶工艺:
来料经过前序膜浓缩后TDS浓度可达到16~20%,但由于其即使在经过膜浓缩后需要蒸发结晶处理的水量依然很大,为了降低运行能耗,物料可参与三级MVR蒸发,根据不同浓度下物料沸点温升的不同,各级采用合理的压缩温升,其中一级、二级选用降膜蒸发器,三级选用强制循环蒸发结晶器。
物料流向:原料液经板式预热器与蒸发冷凝水换热,换热后物料由泵送入一级降膜蒸发器进行蒸发浓缩,浓缩液进入二级降膜蒸发器继续浓缩,浓缩液再进入三级强制循环蒸发器进行蒸发结晶,结晶后晶浆进入稠厚器进一步增浓,达到一定固含量的浆液进入离心机离心分离,硫酸铵固体排出后进入流化床干燥、包装,离心母液则返回蒸发器继续蒸发浓缩;同时,为了避免杂质的富集,外排部分母液进入滚筒刮板干燥机进行固化干燥处理。
蒸汽及冷凝水流向:蒸发器产生的二次蒸汽送入压缩机,压缩后送入加热室壳程。在壳程侧,压缩后的二次蒸汽与管程物料换热后冷凝相变为水,汇入冷凝水罐后泵入预热器以预热来料,最终得到低温冷凝水。