{"id":4060,"date":"2025-04-01T15:56:50","date_gmt":"2025-04-01T07:56:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/?p=4060"},"modified":"2025-04-01T16:11:24","modified_gmt":"2025-04-01T08:11:24","slug":"how-much-do-you-know-about-the-production-process-of-iron-phosphate","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/de\/how-much-do-you-know-about-the-production-process-of-iron-phosphate\/","title":{"rendered":"Wie viel wissen Sie \u00fcber den Produktionsprozess von Eisenphosphat?"},"content":{"rendered":"

Verglichen mit anderen Kathodenmaterialien f\u00fcr Lithiumbatterien ist Lithium Eisenphosphat<\/a> in den letzten Jahren aufgrund seiner reichhaltigen Rohstoffquellen, niedrigen Kosten, hohen Kapazit\u00e4t und guten Sicherheit zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. Die Leistung des LiFePO\u2084-Kathodenmaterials h\u00e4ngt bis zu einem gewissen Grad von der Form, Partikelgr\u00f6\u00dfe und atomaren Anordnung des Materials ab. Daher ist der Herstellungsprozess besonders wichtig.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt vier Herstellungsverfahren f\u00fcr das Kathodenmaterial Lithiumeisenphosphat (LFP): Hydrothermisches Verfahren, Oxals\u00e4ureverfahren, Eisenoxidverfahren und Eisenphosphatverfahren. Unter ihnen hat sich das Eisenphosphatverfahren aufgrund seiner niedrigeren Kosten und besseren Kosten-Leistungs-Verh\u00e4ltnis zum Hauptverfahren f\u00fcr die Herstellung von Lithiumeisenphosphat entwickelt.<\/p>\n\n\n\n

Eisenphosphat<\/h2>\n\n\n\n

Eisenphosphat, auch bekannt als Ferriphosphate, hat die chemische Formel FePO\u2084 und eine Molekularmasse von 150,82. Seine Dichte betr\u00e4gt 3,2 g\/cm\u00b3, und der Schmelzpunkt liegt bei etwa 600\u00b0C. Das Eisen in Eisenphosphat ist trivalent, meist in Form eines Dihydrats (FePO\u2084\u00b72H\u2082O). Es kommt nat\u00fcrlich als Mineral Vivianit vor. Eisenphosphat ist ein wei\u00dfes oder blassgelbes Pulver mit hoher chemischer und thermischer Stabilit\u00e4t. Es wird h\u00e4ufig in Batterien, Keramik und Katalysatoren verwendet.<\/p>\n\n\n\n

Schematische Darstellung der Strukturformel von Eisenphosphaten und Lithiumeisenphosphaten.<\/p>\n\n\n\n

\"Schematische<\/figure>\n\n\n\n

Da Eisenphosphat<\/a> \u00e4hnliche chemische Struktur wie Lithiumeisenphosphat aufweist, wird FePO\u2084 als Vorl\u00e4ufermaterial verwendet. Es beteiligt sich an der Herstellung von Lithiumeisenphosphat f\u00fcr Lithiumbatteriekathoden. Die chemische Zusammensetzung, Struktur, Morphologie und Partikelgr\u00f6\u00dfe der Vorl\u00e4ufer aus Eisenphosphat bestimmen weitgehend die Leistung der Lithiumeisenphosphat-Kathoden. Daher ist der Herstellungsprozess hochwertiger Eisenphosphate entscheidend.<\/p>\n\n\n\n

\"Eisenphosphat\"<\/figure>\n\n\n\n

Herstellungsprozess von Eisenphosphat<\/h2>\n\n\n\n

Die wichtigsten Synthesemethoden f\u00fcr Eisenphosphate umfassen F\u00e4llung, Hydrothermisches Verfahren, Sol-Gel-Verfahren, Luftoxidation und kontrollierte Kristallisation. Unter ihnen hat die F\u00e4llungsmethode Vorteile wie geringe Ausr\u00fcstungsanforderungen und niedrigere Kosten. Durch Kontrolle der Reaktionsbedingungen kann ideales Eisenphosphat f\u00fcr Batterien gewonnen werden. Es ist leicht skalierbar f\u00fcr die industrielle Produktion, weshalb die F\u00e4llung die Hauptmethode zur Herstellung von batterietauglichem Eisenphosphat ist.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt zwei Hauptmethoden f\u00fcr die industrielle Produktion von Eisenphosphaten:
(1) Verwendung von gereinigter Phosphors\u00e4ure (durch thermische oder nasschemische Verfahren), die mit Eisensulfat reagiert, um Eisenphosphate zu produzieren.
(2) Reaktion von Phosphaten mit Eisensulfat zur Herstellung von Eisenphosphat.
G\u00e4ngige Phosphate sind Monoammoniumphosphat (MAP) und Diammoniumphosphat (DAP), wobei Monoammoniumphosphat die Hauptrolle spielt.
Diese Methoden werden als \u201eEisenblock + Phosphors\u00e4ure + Eisensulfat + Monoammoniumphosphat\u201c-Verfahren kategorisiert.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus erfordert die Eisen(II)-sulfat-Route zur Herstellung von Eisenphosphaten die Zugabe von Ammoniakl\u00f6sung oder Natronlauge zur pH-Anpassung. Je nach verwendetem pH-Regler kann sie in die Natronmethode und die Ammoniummethode eingeteilt werden.<\/p>\n\n\n\n

Die Ammoniummethode bezieht sich auf die Reaktion der Eisensulfatl\u00f6sung mit Monoammoniumphosphat, gefolgt von F\u00e4llung und Filtration. \u00dcbersch\u00fcssige S\u00e4ure wird mit Ammoniakl\u00f6sung neutralisiert, um Eisenphosphate zu erhalten. Die Natronmethode umfasst die Acidifizierung von Eisensulfat mit Phosphors\u00e4ure, die Reaktion mit Wasserstoffperoxid. Dabei entsteht Eisen-Dihydrogenphosphat, und der pH-Wert wird mit Natronlauge eingestellt, um Eisenphosphat zu produzieren.<\/p>\n\n\n\n

Prozessablauf von Ammoniumferriphosphat<\/h2>\n\n\n\n

Herstellung der Monoammonphosphat-L\u00f6sung<\/h3>\n\n\n\n

Monoammonphosphat und reines Wasser werden in einen Aufl\u00f6sungstank gegeben, um eine L\u00f6sung mit 7% Phosphorgehalt zu l\u00f6sen. W\u00e4hrend des L\u00f6sungsprozesses wird 20% Ammoniakwasser zugegeben, um den pH-Wert zwischen 3 und 5 zu halten. Die L\u00f6sung wird anschlie\u00dfend durch eine Pr\u00e4zisionsfilter gepumpt, und der Filtrat wird in einen Lagerbeh\u00e4lter f\u00fcr die sp\u00e4tere Verwendung gepumpt. Der gesamte Prozess erfolgt in einem geschlossenen Transportsystem. Das salzhaltige Abwasser aus der Reinigung des Filterr\u00fcckstands wird zur Behandlung in die Kl\u00e4ranlage der Anlage geleitet.<\/p>\n\n\n\n

Prozess der Eisen(II)-L\u00f6sung und Entfernen von Verunreinigungen<\/h3>\n\n\n\n

Eisensulfat wird manuell zusammen mit reinem Wasser in den Aufl\u00f6sungstank gegeben, um zu l\u00f6sen, w\u00e4hrend Dampf f\u00fcr die direkte Erw\u00e4rmung eingef\u00fchrt wird. Die Temperatur wird zwischen 40\u201350\u00b0C gehalten. Die gel\u00f6ste L\u00f6sung wird in einen Entgiftungstank gepumpt, in dem Eisensp\u00e4ne hinzugef\u00fcgt werden, um die durch Oxidation gebildeten Eisen(III)-Ionen zu entfernen. Um zu verhindern, dass das Eisensulfat oxidiert, wird w\u00e4hrend dieses Prozesses eine \u00dcberschussmenge an Eisensp\u00e4nen hinzugef\u00fcgt.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4hrend des Rohstoffaufl\u00f6sungsprozesses entstehen R\u00fcckst\u00e4nde der Eisensulfatl\u00f6sung, die haupts\u00e4chlich aus Titan, Aluminium, Mangan und anderen Metallverbindungen bestehen.
Die Verunreinigungen enthaltende Eisensulfatl\u00f6sung wird durch eine Platten- und Rahmenfilterpresse gefiltert. Das aus dem Filtrationsprozess gewonnene Filtrat (mit 20% Eisensulfat) wird in einen Kl\u00e4rbeh\u00e4lter f\u00fcr weitere Reinigung und Kl\u00e4rung \u00fcbertragen, bereit f\u00fcr die Verwendung.<\/p>\n\n\n\n

Oxidationssyntheseprozess<\/h3>\n\n\n\n

Zuerst wird die vorbereitete 7% Monoammonphosphat-L\u00f6sung (berechnet nach P-Gehalt) in einem Tank gelagert.
27,5% Wasserstoffperoxid und reines Wasser werden in den Hochbeh\u00e4lter gepumpt, um die Phosphatl\u00f6sung vorzubereiten.
Anschlie\u00dfend wird die gereinigte 20% Eisensulfatl\u00f6sung vom Tankbereich in den Oxidationssynthesereaktor \u00fcbertragen.
Reines Wasser wird hinzugef\u00fcgt, um eine 12% Eisensulfatl\u00f6sung vorzubereiten. Die Phosphatl\u00f6sung im Hochbeh\u00e4lter wird \u00fcber einen Dosiertank in den Oxidationssynthesereaktor gegeben. Die Reaktion findet bei Raumtemperatur und -druck mit R\u00fchren statt, und der pH-Wert wird zwischen 2 und 3 kontrolliert.<\/p>\n\n\n\n

Prim\u00e4rer Filterpress-Waschprozess<\/h3>\n\n\n\n

Nach der Reaktion gelangt die erzeugte Tetrahydrat-Eisenphosphat-Schl\u00e4mme in die Platten- und Rahmenfilterpresse zur Prim\u00e4rfiltration. Das bei der Filtration entstehende Filtrat gelangt in den synthetischen Mutterlaugebeh\u00e4lter. Die gefilterte Tetrahydrat-Eisenphosphatschl\u00e4mme wird mit reinem Wasser gewaschen, nach dem Waschen erneut in der Platten- und Rahmenfilterpresse gefiltert. Der resultierende Filterkuchen (mit etwa 70TP3T Wasser) ist das Tetrahydrat-Eisenphosphat, und das synthetische Waschwasser gelangt in den Tank f\u00fcr synthetisches Waschwasser. Der Filterkuchen wird in den n\u00e4chsten Prozess weitergeleitet. Das synthetische Mutterlauge und das synthetische Waschwasser werden in der Kl\u00e4ranlage der Anlage behandelt und anschlie\u00dfend wiederverwendet.<\/p>\n\n\n\n

Sekund\u00e4rer Filterpress-Waschprozess<\/h3>\n\n\n\n

Der umgewandelte Dihydrat-Eisenphosphatkuchen wird in die Platten- und Rahmenfilterpresse zur Filtration gepumpt. Das w\u00e4hrend der Filtration entstehende Filtrat gelangt in den Mutterlaugebeh\u00e4lter. Der Dihydrat-Eisenphosphatkuchen wird mit reinem Wasser gewaschen, dann erneut in der Platten- und Rahmenfilterpresse gefiltert. Das w\u00e4hrend der Filtration entstehende Sekund\u00e4rwaschwasser gelangt in den Umwandlungswaschwasserbeh\u00e4lter. Der resultierende Filterkuchen (mit etwa 60TP3T Wasser) wird in den Flash-Trocknungsprozess eingespeist. Das Filtrat und das Sekund\u00e4rwaschwasser werden in der Kl\u00e4ranlage der Anlage behandelt und anschlie\u00dfend wiederverwendet.<\/p>\n\n\n\n

Trocknungs- und Zerkleinerungsprozess<\/h3>\n\n\n\n

Die Umgebungsluft wird vor dem Eintritt in den Gebl\u00e4semotor durch einen Luftfilter gefiltert. Sie passiert dann einen Vorw\u00e4rmer und wird auf 140\u00b0C erhitzt (durch die Rotationskalkofenmantel und Trocknungsexhaustgas). Anschlie\u00dfend wird die Luft mit Erdgas auf 500\u00b0C erhitzt und tritt durch den Einlass des Rotations-Flash-Trockners in die Trocknungszone ein. Der feuchte Dihydrat-Eisenphosphatkuchen, getrennt vom Fest-Fl\u00fcssig-Gemisch, wird gleichm\u00e4\u00dfig durch eine Zuf\u00fchrschnecke in den Rotations-Flash-Trockner eingebracht. Unter der kombinierten Wirkung des R\u00fchrers und der hei\u00dfen Luft wird das feuchte Material schnell dispergiert und getrocknet.<\/p>\n\n\n\n

Das getrocknete Material wird durch eine M\u00fchle<\/a> zerkleinert, um Eisenphosphatprodukte zu erhalten. Das Eisenphosphatprodukt wird dann durch eine Rohrleitung zu einer Gro\u00dfbeutelverpackungsmaschine transportiert. Nach der Verpackung wird das Produkt im Fertigwarenlager gelagert, bereit f\u00fcr die Aufnahme in die Lithium-Eisenphosphat-Produktionslinie. Der w\u00e4hrend des Zerkleinerungs- und Verpackungsprozesses entstehende Staub wird gesammelt und zum Rotationskalkofen-Beutelfilter geleitet. Von dort wird er vom Abluftventilator zur Flash-Trocknungsstufe gezogen, wo er durch Wasserfilm-Staubentfernung behandelt und durch das Abluftrohr freigesetzt wird.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Behandlung des Mutterlauge-Waschwassers<\/h3>\n\n\n\n

Das synthetische Mutterlauge wird filtriert und durchl\u00e4uft eine Hochdruckumkehrosmose. Das Frischwasser wird mit dem Umwandlungswaschwasser kombiniert, w\u00e4hrend das konzentrierte Wasser mechanisch verdampft wird, um Ammoniumsulfat und Monoammonphosphat als Nebenprodukte zu erzeugen.
Das synthetische Waschwasser wird filtriert und durchl\u00e4uft eine Umkehrosmose. Das Frischwasser wird mit dem synthetischen Waschwasser zur Behandlung und Wiederverwendung kombiniert. Das konzentrierte Wasser wird mit dem synthetischen Mutterlauge zur Behandlung kombiniert. Ein Drittel des gealterten Mutterlauge kehrt in den Phosphors\u00e4ure-Ammonium-Mischabschnitt zur Wiederverwendung der Phosphors\u00e4ure zur\u00fcck. Zwei Drittel des gealterten Mutterlauge und des Umwandlungswaschwassers werden gefiltert und durchlaufen eine sekund\u00e4re Umkehrosmose, wobei das Frischwasser als Waschwasser zur Wiederverwendung verwendet wird. Das konzentrierte Wasser wird mit dem Umwandlungs-Mutterlauge zur Behandlung kombiniert.<\/p>\n\n\n\n

Epic-Pulver<\/h2>\n\n\n\n
\"EPIC
EPIC PULVER<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

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