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赤泥生产磷酸 铁锂电池颜料复合板

阅读：806发布：2021-05-12

专利汇可以提供赤泥生产磷酸铁锂电池颜料复合板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种新能源与新材料领域：具体是利用赤泥制备系列产品：包括磷酸铁锂电池、颜料、涂料、复合板及砖瓦，该技术的主要实施方案是：第一、采用脉动高梯度磁选分选赤泥中铁矿物得到氧化铁精粉；第二、制备电池级氧化铁红；第三、制备磷酸铁锂；第四、制备软包磷酸铁锂锂离子电池；第五、利用尾泥制备赤泥碳纤维复合板；制备LiFePO4所需要的铁源和多种掺杂源均来自拜耳法的赤泥；采用碳热还原方法可将赤泥中的Fe和多种过渡金属从非磁性组分中分离出来，而剩余非磁性部分制备赤泥碳纤维复合板，为赤泥的高附加值、全组分利用提供一个全新的思路，形成产业链提高赤泥综合利用的性价比；其一般性的原理，为其他固体废弃物的利用提供了有意义的借鉴。，下面是赤泥生产磷酸铁锂电池颜料复合板专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用赤泥制备系列产品：包括磷酸铁锂电池、涂料、颜料、复合板及砖瓦；该技术的主要实施方案是：第一步，采用脉动高梯度磁选分选赤泥中铁矿物得到氧化铁精粉，第二步、制备电池级氧化铁红：第三步、制备磷酸铁锂；第四步、制备软包磷酸铁锂锂离子电池；
第五步、利用尾泥制备赤泥碳纤维复合板；制备方法，以重量百分比计：其特征在于，包括以下步骤：
第一步、采用脉动高梯度磁选分选赤泥中铁矿物得到氧化铁精粉，包括以下步骤：
⑴实施赤泥的分级选别，通过旋流器和螺旋分级机对赤泥分级可以选出+200目左右的粗砂，使高铁、低铝的赤泥集中在粗颗粒范围内，以实现选铁第一步，即铁在赤泥砂中的富集；赤泥矿浆泵送入带耐磨内衬的旋流器后进行分级，溢流入分离沉降槽，沉砂进入一级螺旋分级机洗矿，分级机溢流——赤泥砂洗液流入分离沉降槽，赤泥砂靠重力用热水（氧化铝工艺需要）冲入二级洗涤分级机，完成对赤泥砂的一次洗涤，一次洗液返回流程再用，洗后的赤泥砂落入胶带输送机送入赤泥砂储仓；即初选过程，初选出的沉砂（赤泥砂）通过两次分离洗涤，得到了含铁量在30% 45%（含铁量随着矿石品位的不同而有所变化）的赤泥砂；
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⑵对赤泥砂进行磨矿，实现有用矿物与其他矿物之间的解离，为选别创造条件；磨矿细度是实现赤泥砂分选铁的重要条件，生产中磨矿细度为-200目60%；磨矿细度对精矿产率和品位均有较大影响，粒度越细，精矿产率低，精矿品位越提高，回收率基本不变；
⑶实施铁矿物的选别，得到铁精矿，达到了赤泥选铁的目的；采用一粗一扫的磁选流程，可获得精矿品位55.56%的铁精矿，精矿产率为77.79%，回收率达90.38%；
第二步、一种电池级氧化铁红制备：包括以下步骤：
⑴材料组分A；铁精粉30％～60％、浓度约70%（W）的硫酸40％～70％、双氧水5％～
20％、碳酸氢铵、氨水；
⑵铁精粉经还原焙烧，焙烧铁精粉中铁的浸取率大大提高；本工艺所选还原剂为褐煤，还原焙烧的最佳条件为：铁精粉：褐煤=1:0.8(wt)，焙烧温度800℃，焙烧时间20min；温度过高FeO被进一步还原为Fe，过低达不到理想的还原效果；为防止还原后铁精粉被氧化，采用真空条件自然冷却；烧铁精粉的还原率达到95.4％；
⑶铁精粉还原后用硫酸浸取，最佳浸取条件为：硫酸浓度15％，过量系数1.20，酸浸温度70℃，酸浸时间20min，铁的还原浸出率达到99％；为避免浸取后的Fe2+被氧化，反应后应趁热过滤，且在滤液中加少许铁粉；所得FeSO4滤液为透明蓝绿色溶液，溶液中FeSO4含量在
152g/L；
⑷用碳酸氢铵与硫酸亚铁合成制得碳酸亚铁，合成实验确定的最佳工艺条件为：配料摩尔比为NH4HCO3/FeSO4=3.5，FeSO4浓度为0.8～1.0mol/L，反FeSO4应温度40℃，反应时间
30min，反应终点pH值7.0，在此条件下，Fe2+转化率达99％，所得沉淀呈沙状，流动性好，易于洗涤；
⑸沉淀干燥的合适温度控制为70～80℃，在此温度下干燥所需时间为3-4小时，沉淀产品的XRD结果表明系非晶态无定形结构，SEM结果显示为结晶形态很差的球形颗粒，颗粒分布较均匀，平均粒径为1.5μm；
⑹煅烧的最佳条件为：煅烧温度800℃，煅烧时间1小时；得到氧化铁红产品的性能检测结果为：Fe2O3含量为94.5％，吸油量为24 g，产品外观颜色为鲜红色，接近标样，水萃取液pH值及水溶物均符合GBl863-89一级品要求；铁红的XRD结果表明产品物相为α-Fe2O3，SEM结果表明产品为球形颗粒，颗粒分布较均匀，平均粒径为1.0μm；
⑺采用还原絮凝法对氧化铁红进行深加工：
①酸浸：将含量为94.5％氧化铁红加入到反应釜中，加入定量的硫酸溶液，开动搅拌，水浴控温在70～80℃左右，反应2～3h后，观察铁红完全溶解即停止搅拌，过滤，得到淡红色的硫酸铁溶液；
②还原：将过滤得到的淡红色硫酸铁溶液加入到反应釜中，水浴升温，控温在60℃左右，加入等摩尔量(过量硫酸和三价铁离子的总摩尔数)的还原铁粉，搅拌反应2h后抽滤，得到淡绿色溶液；
③絮凝除杂将还原得到的滤液倾人反应釜中，再用氨水慢慢调节溶液的pH值(加氨水时，边滴加边搅拌，使生成的微量沉淀立即溶解)，当pH值调至5～6时，停止滴加氨水；升温至60℃，加入50×10-6～100×10-6的絮凝剂，静置0.5 h，明显有大量絮状物产生，静置过夜后过滤，得到精制硫酸亚铁溶液；
④碳酸亚铁的合成：将滤液倾入反应釜中，开动搅拌，同时用水浴升温至60℃，将预先配制好的等摩尔量的碳酸氢铵溶液慢慢滴加到反应釜中，继续反应0.5h后，停止搅拌和升温，静置2h陈化；再进行抽滤，并用去离子水反复洗涤沉淀3次；直到经氯化钡检测滤液无
2-
S04 为止；
⑤后处理：将得到的沉淀放入烘箱中烘3h至于，再置于钳锅中放进马弗炉，在850℃焙烧2h，再保温1h，得最终氧化铁红；采用还原絮凝法去除二氧化硅，制取高纯度的氧化铁红，所得产品的三氧化二铁含量为99.45％、进入下道工序；
第三步、一种磷酸铁锂制备：包括以下步骤：
⑴材料组分B；该方法系将磷酸二氢锂，氧化铁红、磷酸氢二铵的化合物按照Li，Fe，P原子比为(0.95～1.1)∶1∶1进行配料，再加入蔗糖、纯水、聚乙二醇(PEG) ；氮气；
⑵将锂的化合物、金属铁粉、磷的化合物按照原子比Li∶Fe∶P＝(0.95～1.1)∶1∶1进行配料，再加入蔗糖或者碳的前驱体，在介质中均匀混合1～20小时；
⑶然后干燥、造粒，再在惰性气氛中300℃～500℃条件下处理1～20小时；
⑷然后在于600℃～850℃条件下合成5～36小时，得到磷酸铁锂正极材料；
第四步、一种60 170Ah 软包磷酸铁锂动力电池制备，包括以下步骤：
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⑴材料组分C：所述磷酸铁锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF、N-甲基吡咯烷酮NMP、石墨、羧甲基纤维素钠盐、铜箔、铝箔、隔膜纸、正极极耳铝片、负极极耳铜镀镍片、铝塑膜、六氟磷酸锂；
⑵正、负极浆料制备（合浆）：正负极制浆在两个独立封闭工段；正极溶剂NMP存放在
200kg 密封镀锌铁桶中，采用取料管定量取出，通过液体加料口加入自动化制浆系统；NMP自动加入正极合浆机与PVDF粉料混合，搅拌2h左右，以使粘结剂充分溶胀、溶解，然后自动将磷酸铁锂、乙炔黑均匀分四次加入制浆系统，搅拌粉料时会发热，设备通过冷却循环水系统温度控制在30℃左右，搅拌6～8h，待浆料充分混合均匀后开启制浆系统真空设施，使设备内保持真空度为-0.09MPa，再搅拌30min左右即制成正极浆料，呈黑色粘稠状；将负极溶剂纯水和石墨、CMC分别加入负极自动化制浆系统液体加料口和粉料加料口；纯水自动加入CMC粉料混合，搅拌1h左右，以使CMC粉料充分溶胀、溶解，然后自动将石墨、乙炔黑均匀分四次加入制浆系统，温度控制在30℃左右，搅拌时间6 8h，待浆料充分混合均匀后开启制浆系~
统真空设施，使设备内保持真空度为-0.09MPa 至0.10MPa，搅拌30min左右即制成负极浆料，呈黑色粘稠状；正极、负极制浆分散搅拌过程均为物料机械混合过程，不改变原有物料化学物质结构，不发生化学反应；各种粉料为袋装，使用时，放置在粉料加料口上，袋底部打开，通过进料口将粉料负压吸入制浆系统各加料罐，加料过程中粉尘产生量很少；加料罐中粉料通过管道由真空泵密闭输送加料，输送过程均为自动化，无粉尘产生；NMP加料、搅拌均密闭进行，搅拌机采用夹套结构，通过循环冷却水系统将搅拌时温度控制在 30℃左右，制浆工序基本无NMP排放；
⑶正、负极浆料涂布：烘干将制备好的正、负极浆料从制浆系统直接通过泵将浆料由密闭管道输送至中转罐，系统取料并加入涂布机料斗中，涂布机涂浆轮通过刀口间隙使浆料均匀的分布在涂浆轮上，然后通过辊涂将浆料涂覆在传动轮的基料上，再将浆料按设定尺寸分别均匀的涂在各自的集电体上（正极集电体为铝箔，负极集电体为铜箔），浆料涂覆后再进行烘干，然后收
卷；采用蒸汽为热源，通过热交换产生约110℃热空气进行烘干；烘干过程中，正极浆料中的NMP全部散发，负极浆料中水分全部散发；
⑷碾压、分切、冲片、极片烘烤：碾压：用碾压机对极片进行压实以降低极片厚度，提高电池体积利用率；分切、冲片：用分切机、冲片机分切、冲切成与产品电池形状大小相同的成品极片；产生少量废料；极片烘烤：以上制成的极片，还含有一定量的水分，为了保证电池品质，在电极片进入装配工序之前，极片通过板链输送系统自动进入隧道炉（电加热至 80~
100℃）烘烤以去除少量水分；
⑸叠片：将分切好的正、负极片挂放在叠片机上，自动将一层正极片、一层隔膜纸（聚丙烯和聚乙烯复合材料），再一层负极片、一层隔膜纸叠在一起，叠片层数根据产品要求确定；
⑹极耳焊接：采用超声波焊机在正极片上焊接铝片极耳，在负极片上焊接镍片（铜镀镍）极耳；超声波焊机不使用助剂，利用高频振动，将工件迅速熔接，使金属直接相连，因此不产生焊接烟气；
⑺铝塑膜成型、软包顶侧封：首先使用铝膜自动成型机将铝塑膜加工成型，然后用铝塑膜将极组封包，并在顶、侧封一体机上进行180℃热封封边，只留一个侧边不封，制成电芯雏形；铝塑膜成型工序会有少量废铝塑膜产生；
⑻电芯干燥：将电芯放入隧道炉，在80 85℃、-0.08MPa条件下烘干一段时间，去除微量~
水分；烘干后泄压过程中，通入氮气进行气体保护；
⑼注电解液：烘干好的电芯通过板链输送系统自动输送到全自动注液机内，电芯抽真空后，电解液通过密闭管道自动由注液孔定量加注入电芯，然后封注液孔；该工序有微量电解液挥发；
⑽封边：完成注液的电池电芯一侧的铝塑膜用封边机180℃热封封好，制成电池成品；
⑾成（充电）、分容（放电）检测、抽真空、老化：化成工序将电池在预充柜上充电一段时间，将电极材料激活，使正、负电极片上聚合物与电解液相互渗透；因化成前电池已完成封装，化成过程无电解液挥发；电池在分容柜上经放电检测，分容柜根据放电量的多少自动记录下各电池的容量，然后根据容量大小的不同将电池区分开，从而达到分容的目的：抽真空的目的是为了保证产品质量，抽走化成工序产生的少量 CO2和 H2，减小电池体积，使电池成型，便于后期封装；将放电态电池置于高温静置区域搁置一定时间（一般 3、5、7 天老化），根据搁置后电池电压分布情况进行筛查，挑出电池内部存在微短路缺陷的短路、低电压电池；高温静置区域采用电加热；因老化前电池已完成封装，老化过程无电解液挥发；
⑿PACK自动线：检验合格的锂离子电池根据用户需要，在PACK自动线将锂电池单体通过串联、并联、加装保护板和动力电池管理系统，制成大容量电池包后，包装销售；PACK自动线也采用超声波焊接机焊接，不产生焊接烟气；
第五步、一种赤泥碳纤维复合板制备，包括以下步骤：
⑴配方：基板层材料组分D：是赤泥40%～80％、水泥8％～30％、海泡石粉10％～30％、石膏2％～6％，碳纤维0.2％～0.9％、三乙醇胺的加入量是占水泥用量0.01％～0.07％；
功能层材料组分E：水20％～30％、硅丙乳液10％～30％、硅溶胶5％～15％、负离子粉
5％～30％、托玛琳粉6％～20％、海泡石粉5％～15％、重晶石粉5％～10％、石墨2％～5％、高岭土粉2％～5％、锗石粉3％～5％、碳纤维粉0.2％～0.5％、纤维素0.2％、分散剂0.5％、消泡剂0.5％、钛酸酯偶联剂0.5％；
涂装层材料组分F；水20％～40%、焦磷酸钠0.1％～0.8％、硅溶胶2.5％～3％、各色色素10％～40％、氟硅乳液10％～20％计量配备；
⑵基板层制浆工段：将计量后碳纤维加入水，浸泡2～4h备用；赤铁矿尾矿粉、水泥、海泡石粉、石膏粉等用螺旋输送机送入粉料计量秤计量后再下料；最终掺加改善功能的材料三乙醇胺；粉状物料、水和碳纤维等在逆流式拌和机内充沛拌合制成必定浓度的料浆，送至储浆池；
⑶储浆磨浆及预拌和：在储浆池中料浆，由泵定量均匀地供应单盘磨浆机、研磨处置，进一步拌合料浆，然后送入储浆机内贮存待用；磨好的料浆再由储浆机进入设称重浓度显现体系的预拌和罐内拌和，能够检测出料浆的质量浓度并主动调理流量大小；恒定的料浆浓度能够安稳流浆制板机的操作并方便地调理板厚；
⑷制板及堆垛：料浆经流浆箱后均匀流出铺在运转的工业毛毯上，通过真空体系的抽吸滤水，薄料层环绕在成型筒上，通过多层环绕到达设定的料坯厚度时，主动出刀堵截料坯 ,将料坯输送至、接坯切开机；制板机选用必定直径的成型筒，一次下坯经切开后成规范板坯 ,规范板坯：2.44m×1.22m，切开后的板坯经堆垛机，采纳一张模板一张板坯交替堆垛的方法，充沛确保板坯平坦；堆垛机装备伺服电机，可精确操控速度及方位精度；维护小车及模板小车的高度由两台升降渠道主动调理 ,整个制板、接坯、堆垛、全过程选用可编程操控器主动操控；
⑸湿坯堆垛后经8～12h的预维护，使板坯到达前期强度，以利于机械脱模堆垛；板坯预维护、选用天然维护 ,生产高密度板时，运用行车把板垛吊运至液压机进行加压，保压10～
20min后，把加压后的板垛吊运回板垛小车上；预养后的板坯送至脱模机下，完结脱模堆垛送入常温养护区，养护28天；
⑹砂光、磨边：达到赤泥碳纤维复合板基板层基板标准2.40m×1.20m，进入下道工序；
⑺功能层制备混合搅拌首先；按备分、的硅丙乳液加入备分水中混合1min，其次按比例掺入功能材料搅拌20 40 min，最后按比例加入附加剂搅拌15min；搅拌转速应控制在200~ ~
400r/min以防生产过程中引入大量气泡，影响涂料质量，经过滤存入涂料灌备用；
⑻喷涂：在制备的基板层基板上喷涂，对有较大表面缺陷的应刮腻子处理，以保证涂膜的平整和光滑分三次喷涂，喷粉后立即检查，若发现缺陷应及时处理，若固化后发现缺陷，其范围小仅局部而不影响，表面装饰，可用同色粉末加丙酮稀释后进行修补，如果范围大又影响表面质量，则用砂纸打磨后，再喷涂一次；厚度0.8～1.5㎜，常温固化4h～10h进入下道工序；
⑼涂装层、制备：混合搅拌首先；焦磷酸钠和水放在一起混合搅拌时间1min，其中；加入硅溶胶轻微搅拌时间2min，其次；加入氟硅乳液轻微搅拌时间10min～20min，轻微搅拌转速应控制在100 200r/min，备用；
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⑽喷涂：在功能层上使用专用喷枪进行喷涂，涂层厚0.4㎜～0.8㎜，气温在8℃以上、湿度在80％以下，在常温环境固化10h～20h，制备成赤泥碳纤维复合板。
2.根据权利要求1所述电池级氧化铁红制备材料，其特征在于，所述铁精粉品位55.56%的铁精矿、其中的至少一种，其细度大于200目；所述硫酸、至少一种，所述双氧水至少一种，所述碳酸氢铵、至少一种，所述氨水至少一种。
3.根据权利要求1所述磷酸铁锂制备材料，其特征在于，所述磷酸二氢锂为锂源的一种，锂源为碳酸锂、硝酸锂、氟化锂、草酸锂、磷酸二氢锂、氢氧化锂、醋酸锂或氯化锂中的任一种或几种；所述氧化铁红至少一种，所述磷酸氢二铵为磷源的一种，磷源为酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢锂、磷酸锂或磷酸中的任一种或几种；所述蔗糖至少一种，所述纯净水为其一种，所述聚乙二醇(PEG) 为其一种；所述氮气为其一种。
4.根据权利要求1所述60 170Ah 软包磷酸铁锂动力电池制备材料，其特征在于，所述~
磷酸铁锂水为其一种，所述乙炔黑水为其一种，所述聚偏氟乙烯PVDF水为其一种，所述N-甲基吡咯烷酮NMP水为其一种，所述石墨水为其一种，所述羧甲基纤维素钠盐水为其一种，所述铜箔水为其一种，所述铝箔水为其一种，所述隔膜纸水为其一种，所述正极极耳铝片水为其一种，所述负极极耳铜镀镍片水为其一种，所述铝塑膜水为其一种，所述电解液为六氟磷酸锂8%～10%（0.8mol/L）、碳酸乙烯酯25%～27%、碳酸丙烯酯6%～9%、碳酸二甲酯25%～27%和碳酸二乙酯25%～27%。
5.根据权利要求1所述基板层材料，其特征在于，所述赤泥为氧化铝尾矿赤泥、赤铁矿尾矿或铁矿尾矿其中的至少一种，其细度大于60目；所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥其中的至少一种；所述海泡石粉为其一种，所述石膏为硬石膏、半水石膏、二水石膏其中的至少一种、其细度大于100目，所述碳纤维为短切碳纤维或碳纤维粉其中的至少一种，其抗拉强度
0.5～0.8GPa；；所述三乙醇胺为次氮基三乙醇、三羟基三乙胺、氨基三乙醇或三(2-羟乙基)胺其中的至少一种。
6.根据权利要求1所述功能层材料，其特征在于，所述水水为其一种，所述硅丙乳液为水性聚氨酯纳米二氧化硅复合乳液、纯硅丙乳液或弹性硅丙乳液其中的至少一种，所述硅溶胶，所述负离子粉为人工合成粉或配比复合矿物粉其中的至少一种，负离子浓度大于
40000个/cm3，细度在300目以上；所述托玛琳粉细度为300目～1250目；所述海泡石粉一种，SiO2含量54％～60%，MgO含量21％～25%以上，细度大于100目，所述重晶石粉为其一种，所述石墨为其一种，所述高岭土粉为其一种，所述锗石粉为其一种，所述碳纤维粉为其一种，，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素、木质纤维素或羟乙基纤维素其中的一种，PH值在4～8范围内；所述分散剂为硬脂酸类、乙悕基双硬脂酸类或硬脂酸单甘油其中的一种；所述消泡剂为改性聚硅氧烷消泡剂、有机硅消泡剂或硅油粉末型消泡剂其中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂为单烷氧基型或单烷氧基焦磷酸酯其中的至少一种。
7.根据权利要求1所述涂装层材料，其特征在于，所述水为其一种，所述十水焦磷酸钠或无水焦磷酸钠其中的一种；所述硅溶胶为改性纳米硅酸溶胶一种，粘接性46.7Kg/cm2，比表面积250～300/g，所述氟硅乳液为氟硅改性丙烯酸乳液一种，所述各色色素为各种色料调制成。

说明书全文

赤泥生产磷酸 铁锂电池颜料复合板

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新能源与新材料领域：具体是利用赤泥或赤铁矿尾矿制备系列产品：包括磷酸铁锂电池、颜料、涂料、复合板及砖瓦。

背景技术

[0002] 赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，每生产一吨氧化铝，大约产生赤泥0.8—1.5吨。我国是氧化铝生产大国，2009年生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30%，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4%，累积堆存量达到2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，到2015年，赤泥累计堆存量将达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。目前，赤泥综合利用仍属世界性难题, 国际上对赤泥主要采用堆存覆土的处置方式。我国赤泥综合利用工作近年来得到各方面的高度重视，开展了跨学科、多领域的综合利用技术研究工作，如赤泥提取有价金属，配料生产水泥、建筑用砖、矿山胶结充填胶凝材料、路基固结材料和高性能混凝土掺合料、化学结合陶瓷（CBC）复合材料、保温耐火材料、环保材料等。但这些研究尚处于实验室阶段，还未实现产业化。我国是世界第四大氧化铝生产国，现国内主要有六大氧化铝生产厂，分别位于山东、山西、河南、贵州、广西。

[0003] 当前赤泥综合利用存在的主要问题：一是缺乏大量消纳赤泥和具有产业竞争力的关键技术。赤泥具有碱性强、比表面积大、各种组分互相包裹、嵌布等特征，使其综合利用难以借鉴其他领域一些成熟的工艺、技术和设备，在我国尚未形成高效利用和适于大规模推广的技术支撑体系。二是缺乏相应标准，产品市场认可度低。当前，已经开发出的部分赤泥综合利用产品，由于缺少国家标准或行业标准的支撑，如赤泥作建筑材料，只有参照其他同类产品标准，市场认可度低，造成产品应用受到限制，难以大规模推广。三是缺乏针对性的扶持政策。在我国现行财税优惠政策中，未充分考虑赤泥强碱性造成综合利用难度远大于其他工业废渣的特殊性，缺乏有针对性的扶持政策，企业利用赤泥的积极性不高。四是对赤泥的综合利用重视程度有待提高。赤泥综合利用是氧化铝企业的非主营业务，处于产业的末端，经济效益差，多数企业采取一堆了之的处置方式。赤泥堆存的环境风险和安全隐患具有长期性和隐蔽性，导致企业和相关部门的重视程度不够。开展赤泥综合利用，是转变经济发展方式，发展循环经济，建设资源节约型和环境友好型社会的重要体现，是解决赤泥堆存造成环境污染和安全隐患的治本之策，也是我国氧化铝工业可持续发展的必由之路。相关地区和企业必须高度认识赤泥综合利用的紧迫性和重要性，积极开展赤泥综合利用工作。

[0004] 利用赤泥生产新型墙材、路基材料研究：（1）赤泥粉煤灰烧结砖研究开发：1998年11月通过了国家有色总公司组织的专家鉴定。
产品以赤泥、粉煤灰、煤矸石为原料经烧结制成烧结砖，煤矸石作用不仅改进和提高了成型物料的塑性，同时又可作为燃料，通过内部燃烧完成烧结，实现了制砖不用土，烧砖不用煤，节约了煤炭资源和土地资源，填补了国内空白，达到了国内外先进水平。其创造性、先进性集中体现在可大量利用赤泥、粉煤灰、煤矸石等工业废渣。烧结多孔砖抗压强度平均值
38.5Mpa，抗折强度平均值3.8Mpa，符合优等品的指标要求。样品质量经山东省建筑工程质量监督检验测试中心等部门的测试，各项指标均符合烧结砖标准（GB13544-92）。项目如产业化后，按年产6000万块标砖计，年可消化赤泥5万吨、粉煤灰4万吨、煤矸石6万吨左右，当时是一条大量消耗山铝赤泥和粉煤灰的新途径。但1998年准备产业化论证，预算形成8000万块，年烧结多孔砖产能规模，需投资2400万元，成本0.12元/块砖，当时市场价格0.09元/块砖，由于当时该项目投入大、产品成本高、效益差等因素，该项目没有继续产业化。

[0005] （2）赤泥粉煤灰免烧砖和路基材料的研究开发工作：2004年初山铝与华中科技大学合作，申请2004-2005年中铝公司研发项目“铝工业废渣资源化利用新技术研究”，主要研究开发赤泥多途径的综合利用技术，重点突出销量大、吃渣量较大的免烧砖新型墙体材料及路基材料的攻关研究，主要内容有：赤泥及其它铝业废渣生产免烧砖：赤泥粉煤灰免烧砖主要是利用赤泥、自备电厂粉煤灰、矿山排放废石硝或建筑用砂为主要原料，其总用量不低于85%，在石灰、石膏等的胶结作用配合下，高压压制成型砖坯，经自然养护15 28天后达到~终强度。它的性能达到MU15级的优等品免烧砖（参照GB11945-1999）的标准要求。

[0006] 2004年4月份着手工业试验，10月份建成厂房，2004年底在矿山建成了国内第一条赤泥免烧砖的小型试验生产线并拿出试验样品，经过工业扩大试验，基本确定了赤泥免烧砖工业生产流程及工艺参数，并计划05年3月15日开始试生产一批赤泥砖，在山铝的建筑工程中投入使用。2005年1月，山铝完成了《年产1亿块赤泥一粉煤灰一石硝免烧砖建设工程可行性研究报告》，对免烧砖生产、投资、市场及项目实施的意义作了详尽的阐述，提出年产1亿块标砖项目投资约1500万元，每块砖成本低于人民币0.1元，标砖的市场价格按0.15/元，块计，年利税总额为690万元。年可消耗赤泥9万吨，粉煤灰7万吨。该项目若投产，将成为中铝公司循环经济的一项示范工程，有很好的社会及经济效益。

[0007] 利用赤泥研究开发清水砖：2004年山东企业水泥厂与武汉理工大签订技术开发合同，利用赤泥研究开发高档清水外墙砖，目前已经完成实验室试验，确定砖的配方，生产出艺术型、普通清水砖和地面砖样品，现正在水泥厂研发中心继续试验，产品于2004年申请国家专利。

[0008] 赤泥微孔硅酸钙绝热制品的开发：赤泥微孔硅酸钙保温材料是用粉状二氧化硅材料、石灰、纤维增强材料以及水等搅拌、凝胶化、成型、蒸压、和干燥等过程制成的一种新型保温材料。2000年公司立项开始综合利用赤泥自主开发托贝莫来石型研究，项目经过一系列试验，成功开发出使用温度650℃托贝莫来石型硅酸钙绝热制品，赤泥配比可达30-45%。实验样品经国家建筑材料工业保温与密封材料产品质量监督检验测试中心检测，各项指标均达到或优于GB/T10699-1998要求。并于2002年初建成建成年产12000m3的硅酸钙绝热制品生产线，赤泥掺配量可达30%，该项目享受国家优惠政策，项目效益可观，该项目于2002年顺利通过淄博市科委组织的专家鉴定。目前因需要简化工艺流程，已停止赤泥掺配。

[0009] 山东铝业股份有限公司第二氧化铝厂利用印度尼西亚三水铝石型铝土矿采用拜耳法低温溶出工艺生产氧化铝，与本公司氧化铝厂共同组成大烧结、小拜耳的联合法工艺流程。该流程同所有的联合法生产工艺一样，拜耳法的赤泥进入烧结法进行配料再利用。第二氧化铝厂赤泥的主要成分为：氧化铝15% 25%、氧化铁25% 35%、氧化硅15% 25%、氧化钠5%~ ~ ~15%，其次还含有少量的氧化镁、氧化钙等。赤泥中高含量氧化铁的存在，制约了拜耳法沉~
降槽通过能力的提高，增加了烧结法流程的负担，直接影响了拜耳法生产能力的进一步提高。为了增加沉降系统的通过能力，减轻烧结法配料压力，同时综合回收赤泥中的铁矿物，我们研究开发了赤泥选矿新技术，达到了一举三得的目的。该技术的主要实施方案是：第一步，实施赤泥与矿砂的选别，即初选过程，粗选出的矿砂通过两次分离洗涤，得到了含铁量在30% 40%（含铁量随着矿石品位的不同而有所变化）的赤泥砂；第二步进行磨矿，实现有用~
矿物与其他矿物之间的脱离，为粗精选创造条件；第三步实施铁矿与尾砂的选别，精选矿物进行分离后，得到产品铁矿石，达到了赤泥选铁的目的。为探索赤泥的可选性，先后采用了浮选、重选、烧结磁选、脉动高梯度磁选等方法，做了大量的实验。通过对实验结果进行分析、比较，我们认为，采用脉动高梯度磁选进行赤泥中铁矿物的分选，选出的铁矿物铁精矿品位达到了56%，回收率达到了90%以上，同时流程结构简单，易于操作。采用该方法对赤泥进行分选，可综合利用资源、变废为宝，实现环境效益、经济效益和社会效益的统一。

[0010] 目前国内外已经能实现磷酸铁锂电池量产的合成方法主要是高温固相法，高温固相法又分传统的（以天津斯特兰、湖南瑞翔、北大先行等为代表，以草酸亚铁做为铁源）和改进的（以美国Valence、苏州恒正为代表，以三价铁物质做为铁源，该法也称碳热还原法）两种。对碳热还原法来讲，选取的铁源主要有两种，一种是Valence的氧化铁红路线，还有一种是清华大学（已成立北京锂先锋科技）以及武汉大学（已转让浙江振华新能源）的技术，选用磷酸铁做为铁源，该法制程工艺较为简单，其最大优点是避开了其它合成方法中使用磷酸二氢铵为原料，产生大量氨气污染环境的问题，但对磷酸铁原料要求较高。目前清华大学的一个研究小组通过控制沉淀条件合成了一种粒度可控，碳掺杂的磷酸铁前驱体，但该法合成难度较高，在工业放大过程中面临一些问题。

[0011] 目前有些厂家选用磷酸二氢锂做为生产磷酸铁锂的原材料，同样可以避免反应过程的污染问题，这个在氧化铁红路线上有所体现；这条路线和磷酸铁加碳酸锂的路线均不产生污染。在材料制备过程中，导电碳包覆是LiFePO4制备过程中的一项关键技术。A123通过在箔体表面预先涂敷一层高品质导电碳层，有效的降低了电池的内阻，提升了磷酸铁锂电池的大倍率放电能力。LiFePO4 正极材料具有循环性能好、比容量高、安全性能好以及原料来源广、价格低廉的特点，是下一代动力锂离子电池的首选材料。随着锂离子电池越来越广泛的应用，LiFePO4正极材料日益受到人们的关注国内外关于其结构性能以及制备改性的研究已经取得了巨大的发展，但对其制备改性的研究仍将是以后研究的重点。

[0012] 碳热还原法也是固相法中的一种，是比较容易工业化的合成方法，以廉价的三价铁作为铁源，通过高温还原的方法制备覆碳的LiFePO4复合材料。多数研究以磷酸二氢锂 (LiH2PO4)、三氧化二铁(Fe2O3)或四氧化三铁、蔗糖为原料，均匀混合后，在高温和氩气或氮气保护下焙烧，碳将三价铁还原为二价铁，也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。碳热还原法优点：采用碳热还原法解决了原料价格昂贵的缺点，能够广泛的应用于工业生产。还解决了在原料混合加工过程中可能引发的氧化反应，使合成过程更为合理，同时改善了材料的导电性。磷酸铁锂（LiFePO4）：随着科学技术的进步，锂离子电池制造和销售都在快速发展，锂离子电池逐渐在动力、储能等大容量电池领域得到应用，但是由于钴资源紧缺，而且氧化钴锂的热稳定性相对较差，难以满足这一要求。磷酸盐正极材料作为大容量电池应用的首选材料备受瞩目。它具有高容量、低价格、原料来源丰富、环境友好、安全性出色等氧化钴锂难以比拟的优点。众多的应用试验结果已经证明，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子二次电池具有优异的热稳定性和稳定的循环充放电性能，完全可以应用到诸如电动汽车、低谷电力储藏、风力与太阳能发电电能储藏、应急电力储备和车用辅助电源等。随着磷酸铁锂技术的逐渐成熟，其电导率低、低温放电性能差的弱点已经被克服，磷酸铁锂大规模应用的时候已经到来。

发明内容

[0013] 要解决的技术问题。

[0014] 基于国内赤泥综合利用的开发研究不足之处，本发明针对赤泥的开发利用存在的关键技术问题：提出一种适应新能源的磷酸铁锂电池及建筑材料的赤泥碳纤维复合板，他由赤泥重选铁精粉提纯后制备磷酯磷酸铁锂电池，尾泥制备赤泥碳纤维复合板。做到赤泥废弃物的全利用，形成产业链、提高赤泥综合利用的性价比。

[0015] 针对赤泥成分的特点，本发明提出了一种利用赤泥制备系列产品的工艺流程，该技术的主要实施方案是：第一步，采用脉动高梯度磁选分选赤泥中铁矿物得到氧化铁精粉，第二步、制备电池级氧化铁红：第三步、制备磷酸铁锂；第四步、制备软包磷酸铁锂锂离子电池；第五步、利用赤尾泥制备赤泥碳纤维复合板。

[0016] 为解决上述问题，本发明采取技术方案是：一种脉动高梯度磁选分选赤泥中铁矿物得到氧化铁精粉方法：包括以下步骤。

[0017] 材料选用山东铝业股份有限公司第二氧化铝厂的赤泥其主要成分为，氧化铝15%~25%，氧化铁25% 35%，氧化硅15% 25%，氧化钠5% 15%，其次还含有少量的氧化镁、氧化钙等。
~ ~ ~
针对赤泥成分的特点，研究出了一种从赤泥中提取铁精矿的工艺新技术，该技术的主要实施方案是：
第一步，实施赤泥的分级选别，通过旋流器和螺旋分级机对赤泥分级可以选出200目左右的粗砂，使高铁、低铝的赤泥集中在粗颗粒范围内，以实现选铁第一步，即铁在赤泥砂中的富集。赤泥矿浆泵送入带耐磨内衬的旋流器后进行分级，溢流入分离沉降槽，沉砂进入一级螺旋分级机洗矿，分级机溢流——赤泥砂洗液流入分离沉降槽，赤泥砂靠重力用热水（氧化铝工艺需要）冲入二级洗涤分级机，完成对赤泥砂的一次洗涤，一次洗液返回流程再用，洗后的赤泥砂落入胶带输送机送入赤泥砂储仓。即初选过程，初选出的沉砂（赤泥砂）通过两次分离洗涤，得到了含铁量在30% 45%（含铁量随着矿石品位的不同而有所变化）的赤泥~
砂。

[0018] 第二步对赤泥砂进行磨矿，实现有用矿物与其他矿物之间的解离，为选别创造条件。磨矿细度是实现赤泥砂分选铁的重要条件，生产中磨矿细度为200目60%。磨矿细度对精矿产率和品位均有较大影响，粒度越细，精矿产率低，精矿品位越提高，回收率基本不变。

[0019] 第三步实施铁矿物的选别，得到铁精矿，达到了赤泥选铁的目的。采用一粗一扫的磁选流程，可获得精矿品位55.56%的铁精矿，精矿产率为77.79%，回收率达90.38%。因用途不同,产品粒度一般分为325 目、500 目、1250目等。经选矿提纯的精矿,粒度较粗,需要细磨。为了使得工艺具有一定的灵活性,能生产不同粒度的产品,因此采用振动磨对精矿进行超细磨,水力旋流器分级。在试验中通过控制磨矿和分级条件,可生产出不同粒度的产品,最细可达1250目,提纯后的精矿Fe2O3含量占99 %以上。

[0020] 脉动高梯度磁选，其作用机理如下。

[0021] 利用脉动高梯度磁选机进行磁选的过程，脉动高梯度磁选机工作时分给矿、漂洗和冲洗三个阶段。料浆（浓度一般为30%左右）由下部以相当慢的流速进入分选区，磁性颗粒被吸附在钢毛上，其余的料浆通过上部的排料阀排出。经一定时间后停止给料（即钢毛达到了饱和吸附），打开冲洗阀，清水从下面给入并通过分选室钢毛，把夹杂在钢毛上的非磁性颗粒冲洗出去。然后切断直流电源，接通电压逐渐降低的交流电使钢毛退磁后，打开上部的冲洗水阀，给入高压冲洗水，吸附在钢毛上的磁性颗粒被冲洗干净，由下部排料阀排出。完成上述一个过程称为一个工作周期。完成一个周期后开始下一个周期的工作。

[0022] 在工作时，矿浆经给矿箱流入槽体后，在给矿喷水管的水流作用下，矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用下，磁性矿粒发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”，“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，“磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来，最终被吸在圆筒表面的“磁团”或“磁链”即是精矿。精矿随圆筒转到磁系边缘磁力最弱处，在卸矿水管喷出的冲洗水流作用下被卸到精矿槽中。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外，即是尾矿。

[0023] 一种电池级氧化铁红制备：包括以下步骤。

[0024] 进一步对铁精粉进行深加工：⑴材料组分A；铁精粉30％～60％、浓度约70%（W）的硫酸40％～70％、双氧水5％～
20％。

[0025] (2) 铁精粉经还原焙烧，焙烧铁精粉中铁的浸取率大大提高。本工艺所选还原剂为褐煤，还原焙烧的最佳条件为：铁精粉：褐煤=1:0.8(wt)，焙烧温度800℃，焙烧时间20min。温度过高FeO被进一步还原为Fe，过低达不到理想的还原效果。为防止还原后铁精粉被氧化，采用真空条件自然冷却。烧铁精粉的还原率达到95.4％。

[0026] (3) 铁精粉还原后用硫酸浸取，最佳浸取条件为：硫酸浓度15％，过量系数1.20，酸浸温度70℃，酸浸时间20min，铁的还原浸出率达到99％。为避免浸取后的Fe2+被氧化，反应后应趁热过滤，且在滤液中加少许铁粉。所得FeSO4滤液为透明蓝绿色溶液，溶液中FeSO4含量在152g/L。

[0027] (4)用碳酸氢铵与硫酸亚铁合成制得碳酸亚铁，合成实验确定的最佳工艺条件为：配料摩尔比为NH4HCO3/FeSO4=3.5，FeSO4浓度为0.8～1.0mol/L，FeSO4反应温度40℃，反应时间30min，反应终点pH值7.0，在此条件下，Fe2+转化率达99％，所得沉淀呈沙状，流动性好，易于洗涤。

[0028] (5)沉淀干燥的合适温度控制为70～80℃，在此温度下干燥所需时间为3-4小时，沉淀产品的XRD结果表明系非晶态无定形结构，SEM结果显示为结晶形态很差的球形颗粒，颗粒分布较均匀，平均粒径为1.5μm。

[0029] (6)煅烧的最佳条件为：煅烧温度800℃，煅烧时间1小时。得到氧化铁红产品的性能检测结果为：Fe2O3含量为94.5％，吸油量为24 g，产品外观颜色为鲜红色，接近标样，水萃取液pH值及水溶物均符合GBl863-89一级品要求。铁红的XRD结果表明产品物相为α-Fe2O3，SEM结果表明产品为球形颗粒，颗粒分布较均匀，平均粒径为1.0μm。

[0030] (7) 采用还原絮凝法对氧化铁红进行深加工：①酸浸：将五级品铁红加入到三口烧瓶中，加入定量的硫酸溶液，开动搅拌，水浴控温在70～80℃左右，反应2～3h后，观察铁红完全溶解即停止搅拌，过滤，得到淡红色的硫酸铁溶液；
②还原：将过滤得到的淡红色硫酸铁溶液加入到烧瓶中，水浴升温，控温在60℃左右，加入等摩尔量(过量硫酸和三价铁离子的总摩尔数)的还原铁粉，搅拌反应2h后抽滤，得到淡绿色溶液；
③絮凝除杂：将还原得到的滤液倾人烧杯中，再用氨水慢慢调节溶液的pH值(加氨水时，边滴加边搅拌，使生成的微量沉淀立即溶解)，当pH值调至5～6时，停止滴加氨水。升温至60℃，加入50×10-6～100×10-6的絮凝剂，静置0.5h，明显有大量絮状物产生，静置过夜后过滤，得到精制硫酸亚铁溶液；
④碳酸亚铁的合成：将滤液倾入三口烧瓶中，开动搅拌，同时用水浴升温至60℃，将预先配制好的等摩尔量的碳酸氢铵溶液慢慢滴加到烧瓶中，继续反应0.5h后，停止搅拌和升温，静置2h陈化。再进行抽滤，并用去离子水反复洗涤沉淀3次。直到经氯化钡检测滤液无S042-为止；
⑤后处理：将得到的沉淀放入烘箱中烘3h至于，再置于钳锅中放进马弗炉，在850℃焙烧2h，再保温1h，得最终氧化铁红；采用还原絮凝法去除二氧化硅，制取高纯度的氧化铁红，所得产品的三氧化二铁含量为99.45％；
上述电池级氧化铁红制备协同作用，其作用机理如下。

[0031] 原理：本发明采用的工艺分两个阶段：一是拜耳法的赤泥中铁的提取，二是铁盐煅烧法制取氧化铁红。将铁精粉还原焙烧，然后用硫酸浸出铁精粉中的铁得精制的硫酸亚铁溶液，向硫酸亚铁溶液中加入碳酸氢铵溶液，使终点pH值为7.0左右。控制反应温度，得到FeCO3沉淀。去掉经典的湿法氧化过程，直接将FeCO3离心分离，然后干燥，煅烧获得氧化铁红产品整个工艺过程中所涉及的化学反应是较复杂的，因此弄清主要反应进行的可能性或者说反应可能进行的最大程度是十分必要的。根据化学热力学原理对相关化学反应进行计算、分析与讨论。首先必须考虑的问题是要通过热力学计算其推动力，只有那些净推动力大于零的化学反应在理论上才能够进行，其次还必须考虑该反应的速率等问题。恒温恒压下，化学反应的净推动力或趋势可用吉布斯函数变化来量度，—△rGmθ为化学反应的净推动力，常称为化学亲和势。

[0032] 根据化学热力学原理，对任何一个化学反应：∑viAi=0有△GT0=∑viG0f,T,i
lnKT0=-
上式中：Ai—反应物或生成物；
vi—计量系数，反应物取“-”号，生成物取“+”号；
R—摩尔气体常数；
T—绝对温度：
G0f,T,i—反应物或生成物在温度T时的标准摩尔吉布斯自由能；
△GT0一化学反应在温度T时的标准摩尔吉布斯自由能：
KT0—化学反应在温度T时的标准平衡常数。

[0033] 还原焙烧 (1) 铁精粉直接酸浸的可能性
对烧渣进行化学分析可知，烧渣中的铁80％以高价铁的形式存在，若直接用酸浸取，则发生如下化学反应：Fe2O3(s)+6H+(aq)=2Fe3+(aq)+3H2O
(2) 铁精粉还原焙烧的基本原理
还原剂采用碳类物质，其反应过程为：
3C+2O2=2CO+CO2
Fe2O3+CO=2FeO+CO2
铁精粉在还原焙烧过程中的反应机理：弱磁性铁矿石的还原焙烧是在高温下进行的，因此，温度的变化对还原焙烧过程的进行和焙烧矿的质量影响是极为重要的。赤铁矿的还原过程为：随着温度的升高，赤铁矿在还原气氛中从400℃开始分解出氧，分解出来的氧被还原气体吸收。在温度为570℃左右时，赤铁矿在较短的时间内即可完全被还原成磁铁矿Fe3O4，如果温度继续升高，当温度超过570℃时，将产生过还原现象，生成弱磁性的FeO。其反应是：
Fe3O4+CO=3FeO+CO2，
如果焙烧温度保持在550～570℃，这时一部分Fe3O4被还原成金属铁，这也是过还原现象。从上述分析可以看出：在还原气氛中的赤铁矿的焙烧温度是应该严加控制的，一般说来，在生产上赤铁矿石的有效还原温度下限是450℃，适宜的还原温度不应超过700～800℃，对于气孔率小的，粒度大的难还原矿石，或者是采用固体作还原剂时，需要的还原温度是850～950℃。具体矿石的适宜还原温度，随着矿石性质，焙烧加热方式和还原剂种类的不同，变化很大，应当通过实验确定。随着温度的升高，还原速度显著加快。本工艺中对铁精粉进行还原焙烧的主要目的是为了获得FeO，所以应控制还原焙烧条件使之焙烧温度不应低于570℃。

[0034] 在还原焙烧过程中起还原作用的成分主要是CO和H2。工业上用的还原剂主要是气体还原剂和固体还原剂。气体还原剂主要是各种煤气和天然气固体还原剂如焦炭和煤粉等。目前我国铁矿石还原焙烧主要是使用各种煤气作还原剂。还原过程是一个多相反应过程。固相同气相发生反应，还原气体中还原剂和矿石的反应作用分为三个阶段进行，即：A、扩散、吸附由于气体对流或分子扩散作用，还原气体分子被矿石表面吸附：
B、化学反应被吸附的还原气体分子同矿石中的氧原子相互作用进行化学反应：
C、化学产物的脱附反应生成的气体产物脱离矿石表面，沿着相反方向扩散到气相中去：
在焙烧过程中，新生成的还原物先形成一个外壳，包围着尚未被还原的部分，反应逐步向内进行，反应过程的速度由还原物和还原产物的界面所控制。根据有关研究认为，在还原过程中存在着很大的扩散阻力，这种扩散阻力影响还原剂到达矿粒反应面的速度。可以采用减小矿块粒度和增加还原煤气流速的办法来降低还原时的扩散阻碍作用。

[0035] 还原煤气中的CO的浓度增加时，矿石的还原速度也不断增加。但是在反应过程中生成的CO2对还原是不利的，因为CO2被矿石表面吸附的能力较CO强，CO2在矿石表面的吸附将阻碍CO的吸附，使还原速度降低，同时CO2浓度的增加将导致还原反应新生成的CO2向外扩散发生困难。因此，CO2的浓度愈大还原的速度也愈慢。这种影响随着温度的升高而减弱，同时在还原温度高于570℃时，如果CO含量又较高，将能发生Fe3O4+CO=3FeO+CO2
的过还原反应，生成FeO。

[0036] 所以无论是从赤铁矿在不同还原温度下转化情况，还是从还原气体在不同温度下被矿物吸附的情况考虑，均应该提高还原焙烧的温度，这样有利于得到FeO。为了保证焙烧矿的质量，防止还原后的铁精粉再度被氧化，应当使焙烧矿出炉后在隔绝空气的条件下冷却到400℃以下，然后才可以和空气接触。

[0037] 硫酸浸取：还原后的烧渣用硫酸浸取，发生如下反应：FeO+H2SO4=FeSO4+H2O查得上述反应中各物质的标准Gibbs自由能并进行相关计算，FeO与稀酸反应的△GT0很小，反应限度很大，KT0随温度的升高而减小，但即使在100℃时KT0也在106数量级以上，说明FeO很容易与稀酸反应，进一步证实了烧渣先还原焙烧再酸浸是十分必要的。

[0038] 合成反应：碳酸氢铵与硫酸亚铁反应的化学方程式如下：
FeSO4(aq)+2NH4HCO3(aq)=FeCO3(S)+(NH4)2SO4(g)+CO2(g)+H2O(I)
2+ -
即：Fe (aq)+2HCO3 (aq)=FeCO3(s)+CO2(g)+H2O(I)
查得上述反应中各物质的标准Gibbs自由能并进行相关计算。从计算结果可以看出，NH4HCO3与FeSO4反应的△GT0从25℃到100℃均小于零，而且随着温度的升高逐渐减小，说明该反应的净推动力均大于零，该反应是吸热反应。平衡常数KT0较大，均在108数量级以上，该反应能进行得很完全，同时生成物中有气体和沉淀产生，更能促进反应的顺利进行。

[0039] 干燥氧化：将合成反应所制得的FeCO3沉淀充分洗涤，在干燥箱中干燥。此过程主要是脱去沉淀中的吸附水及包裹水。此外，表面因与空气接触而被氧化成铁黄，化学反应方程式如下：
2FeCO3(s)+H2O(I)+1/2O2(g)=2 FeOOH(s)+2 CO2(g)
查得各物质的标准Gibbs自由能并进行相关计算。碳酸亚铁与氧气反应的△GT0很小，其净推动力很大，由此计算出的世；很大，虽然KT0随温度的升高而减小，但即使在100℃时KT0也在1029数量级以上，反应限度很深，说明该反应较容易发生。但反应在低温下进行，反应速率很慢。

[0040] 煅烧：(1)煅烧过程的热力学计算
将干燥后的沉淀在马弗炉中高温煅烧，发生的化学反应如下：
4FeCO3(s)+O2(g)= 2Fe2O3(s)+4CO2(g)
2FeOOH(s)=Fe2O3(s)+H2O(g)
(2)煅烧过程机理分析
煅烧是天然化合物或人造化合物的热分解或晶型转变过程，属于高热固相反应，由于反应温度很高，化学反应速度很快，因此普遍认为反应的决定步骤是扩散和成核生长。扩散分外扩散和内扩散。反应初期，反应速度主要与外扩散有关，外扩散速度主要取决于气流的运动特性—层流或紊流。层流运动时，垂直于反应界面的运动分速度为零，此时气体分子的扩散速度可以用菲克定律表示：J=-D
式中：J—单位时间内通过单位扩散截面的扩散物质的质量，简称物质流； —沿X方向的浓度梯度；D—为扩散系数。

[0041] 式中的负号表示扩散的方向是朝着减小浓度梯度方向进行的气体作紊流运动时，扩散速度大为加速，但固体表面仍保持层流的气膜层，气体分子通过此层流气膜层进行缓慢扩散，并最终限制外扩散速度。反应进行一定时间后，固体表面生成了固体反应产物，反应产生的气体经解吸后也在固相外面形成一层气膜，此时反应气体分子须通过气膜和固体反应产物层才能到达固体表面，此扩散称为内扩散。因此，反应进行一段时间后，通常起决定作用的是内扩散，内扩散速度与固体产物层的厚度成反比。

[0042] 影响煅烧反应速度的主要因素有：气相中反应气体的浓度，气流的运动特性(紊流度)，温度以及物料的物理及化学性质(如粒度、空隙度、化学组成及矿物组成等)。矿粒的粒度直接影响反应面积，反应速度一般随矿粒粒度的减小而增大。

[0043] 菱铁矿在空气环境中氧化分解可用下列过程表示：在分解作用开始时，3FeCO3—→Fe3O4+2CO2+CO
由于外表层直接与空气中的氧气作用，因而表层物质被迅速氧化成γ-Fe2O3，即4Fe3O4+O2—→6γ-Fe2O3，当温度高于553℃时，γ-Fe2O3—→α-Fe2O3。

[0044] 其产物随温度的变化规律如下：FeCO3—→Fe3O4—→γ-Fe2O3—→α-Fe2O3菱铁矿热处理的内外层物质不一致的原因是由于在热处理过程中样品内外层所处的物理化学条件不同，外层处于一个开放的氧化环境，而内层则处于缺氧状态，所以在一定温度下，一旦有Fe3O4生成便立即被氧化成γ-Fe2O3，而对于内层物质，由于有外层物质的包围，不可能被迅速氧化，因此FeCO3分解产生的Fe3O4可在一定温度范围内稳定存在，如600℃。

[0045] 如果菱铁矿样品粒度小到一个界限，或将菱铁矿样品在一定温度下保温足够长时间，或热处理温度高于800℃时，分层现象将消失。例如将菱铁矿在530℃保温4h，则样品内外层物质均为γ-Fe2O3，同样在530℃下，若样品粒度小于17mm，则也无分层现象，此外当温度高于800℃时内外层物质也是相同的。本文首先用硫铁矿烧渣制得FeCO3，然后煅烧FeCO3制备氧化铁红，作为颜料其晶型应该是α-Fe2O3，而γ-Fe2O3只能用做磁性材料。由以上分析可知，只要控制FeCO3的粒度、煅烧温度、煅烧时间以及反应气氛，就可以得到α-Fe2O3。

[0046] 由于低品位氧化铁红主要含有三价铁和二价铁，先让三价铁完全转化为二价铁离子，得到硫酸亚铁溶液。利用Fe3+和Fe2+与碱沉淀时pH值的不同(Fe3+开始沉淀时的pH值为1，2+
完全沉淀的pH值为3；Fe 开始沉淀时的pH值为6.8，完全沉淀pH值为8.6)，调节pH值为5～6左右，加入絮凝剂，除去硅及微量元素等，使得二价铁溶液更为纯净。再加入碳酸氢铵溶液，生成碳酸亚铁沉淀，烘干、焙烧，得到高纯度的铁红。其化学反应式如
Fe2O3+H2SO4—→Fe2(SO4)3
Fe+Fe(SO4)3—→+FeSO4
FeSO4+NH4HCO3—→FeCO3
FeCO3 Fe2O3
采用还原絮凝法去除二氧化硅，制取高纯度的氧化铁红，所得产品的三氧化二铁含量为99.45％、二氧化硅含量为0.0087％，可用作电池氧化铁红的原料。

[0047] 一种磷酸铁锂制备：包括以下步骤。

[0048] ⑴材料组分B；该方法系将磷酸二氢锂，氧化铁红、磷酸氢二铵的化合物按照Li，Fe，P原子比为(0.95～1.1)∶1∶1进行配料，再加入蔗糖、纯水、聚乙二醇(PEG) ；氮气。

[0049] 所述氧化铁红：纯度99.5%以上，D90粒度小于5um；（必须有纯度、粒度及杂质含量检测报告）至少一种。

[0050] 所述磷酸二氢锂为锂源的一种，锂源为碳酸锂、硝酸锂、氟化锂、草酸锂、磷酸二氢锂、氢氧化锂、醋酸锂或氯化锂中的任一种或几种。

[0051] 所述磷酸氢二铵为磷源的一种，磷源为酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢锂、磷酸锂或磷酸中的任一种或几种。

[0052] 所述蔗糖：纯度99.5%以上，D90粒度小于5um；至少一种。

[0053] 所述纯水：电导率大于10兆欧至少一种。

[0054] 所述氮气：纯度99.999%至少一种。

[0055] 所述分散剂：聚乙二醇(PEG) 至少一种。

[0056] ⑵将锂的化合物、金属铁粉、磷的化合物按照原子比Li∶Fe∶P＝(0.95～1.1)∶1∶1进行配料，再加入蔗糖或者碳的前驱体，在介质中均匀混合1～20小时。

[0057] ⑶然后干燥、造粒，再在惰性气氛中300℃～500℃条件下处理1～20小时。

[0058] ⑷然后在于600℃～850℃条件下合成5～36小时，得到磷酸铁锂正极材料。

[0059] 上述磷酸铁锂制备协同作用，其作用机理如下。

[0060] 碳热还原法也是固相法中的一种，是比较容易工业化的合成方法，以廉价的三价铁作为铁源，通过高温还原的方法制备覆碳的LiFePO4复合材料。多数研究以磷酸二氢锂 (LiH2PO4)、三氧化二铁(Fe2O3)或四氧化三铁、蔗糖为原料，均匀混合后，在高温和氩气或氮气保护下焙烧，碳将三价铁还原为二价铁，也就是通过碳热还原法合成磷酸铁锂。碳热还原法优点：采用碳热还原法解决了原料价格昂贵的缺点，能够广泛的应用于工业生产。还解决了在原料混合加工过程中可能引发的氧化反应，使合成过程更为合理，同时改善了材料的导电性。本发明使用较廉价的金属铁粉为原材料，加入碳或者碳前驱体，进行机械造粒的方法，有效提高了磷酸铁锂的振实密度，提高了其导电性能，所制备的正极材料，比容量高、循环性能优良、倍率性能好等特性。本发明制备磷酸铁锂的方法制备工艺简单，可操作性强，容易实现大规模生产。

[0061] 一种60 170Ah软包磷酸铁锂动力电池制备：包括以下步骤。~

[0062] ⑴材料组分C：①正极制浆材料：
所述磷酸铁锂，粉末状自制，至少一种，
所述导电剂为乙炔黑粉末状，至少一种；
所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯 PVDF 粉末，袋装至少一种；
所述正极溶剂 N-甲基吡咯烷酮 NMP 液体，至少一种。

[0063] ②负极制浆材料：所述石墨粉为末状，至少一种；
所述负极粘结剂为羧甲基纤维素钠盐，至少一种。

[0064] ③涂布材料：所述铜箔为负极至少一种；
所述铝箔为正极至少一种。

[0065] ④叠片、装配材料：所述隔膜纸至少一种；
所述正极极耳铝片至少一种；
所述负极极耳铜镀镍片至少一种；
所述铝塑膜至少一种。

[0066] ⑤ 电解液：所述电解液为六氟磷酸锂8%～10%（0.8mol/L）、碳酸乙烯酯25%～27%、碳酸丙烯酯6%～
9%、碳酸二甲酯25%～27%和碳酸二乙酯25%～27%。

[0067] 电池正、负极极片制作工艺流程简述：⑵正、负极浆料制备（合浆）：
正负极制浆在两个独立封闭工段。正极溶剂NMP存放在 200kg 密封镀锌铁桶中，采用取料管定量取出，通过液体加料口加入自动化制浆系统。NMP自动加入正极合浆机与PVDF粉料混合，搅拌2h左右，以使粘结剂充分溶胀、溶解，然后自动将磷酸铁锂、乙炔黑均匀分四次加入制浆系统，搅拌粉料时会发热，设备通过冷却循环水系统温度控制在30℃左右，搅拌6～8h，待浆料充分混合均匀后开启制浆系统真空设施，使设备内保持真空度为-0.09MPa，再搅拌30min左右即制成正极浆料，呈黑色粘稠状。将负极溶剂纯水和石墨、CMC分别加入负极自动化制浆系统液体加料口和粉料加料口。纯水自动加入CMC粉料混合，搅拌1h左右，以使CMC粉料充分溶胀、溶解，然后自动将石墨、乙炔黑均匀分四次加入制浆系统，温度控制在
30℃左右，搅拌时间 6 8h，待浆料充分混合均匀后开启制浆系统真空设施，使设备内保持~
真空度为-0.09MPa至0.10MPa，搅拌30min左右即制成负极浆料，呈黑色粘稠状。正极、负极制浆分散搅拌过程均为物料机械混合过程，不改变原有物料化学物质结构，不发生化学反应。各种粉料为袋装，使用时，放置在粉料加料口上，袋底部打开，通过进料口将粉料负压吸入制浆系统各加料罐，加料过程中粉尘产生量很少。加料罐中粉料通过管道由真空泵密闭输送加料，输送过程均为自动化，无粉尘产生。NMP加料、搅拌均密闭进行，搅拌机采用夹套结构，通过循环冷却水系统将搅拌时温度控制在0℃左右，制浆工序基本无NMP排放。

[0068] ⑶正、负极浆料涂布：烘干将制备好的正、负极浆料从制浆系统直接通过泵将浆料由密闭管道输送至中转罐，系统取料并加入涂布机料斗中，涂布机涂浆轮通过刀口间隙使浆料均匀的分布在涂浆轮上，然后通过辊涂将浆料涂覆在传动轮的基料上，再将浆料按设定尺寸分别均匀的涂在各自的集电体上（正极集电体为铝箔，负极集电体为铜箔），浆料涂覆后再进行烘干，然后收卷。第一、第二联合厂房共15台涂布机采用蒸汽为热源，通过热交换产生约110℃热空气进行烘干；第一联合厂房有4台正极涂布机和1台负极涂布机采用电烘干方式，烘干温度也是110℃。烘干过程中，正极浆料中的NMP全部散发，负极浆料中水分全部散发。

[0069] ⑷碾压、分切、冲片、极片烘烤：碾压：用碾压机对极片进行压实以降低极片厚度，提高电池体积利用率。分切、冲片：用分切机、冲片机分切、冲切成与产品电池形状大小相同的成品极片。产生少量废料。极片烘烤：以上制成的极片，还含有一定量的水分，为了保证电池品质，在电极片进入装配工序之前，极片通过板链输送系统自动进入隧道炉（电加热至 80 100℃）烘烤以去除少量水分。
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[0070] 电池装配工艺流程简述：⑸叠片：将分切好的正、负极片挂放在叠片机上，自动将一层正极片、一层隔膜纸（聚丙烯和聚乙烯复合材料），再一层负极片、一层隔膜纸叠在一起，叠片层数根据产品要求确定。

[0071] ⑹极耳焊接：采用超声波焊机在正极片上焊接铝片极耳，在负极片上焊接镍片（铜镀镍）极耳。超声波焊机不使用助剂，利用高频振动，将工件迅速熔接，使金属直接相连，因此不产生焊接烟气。

[0072] ⑺铝塑膜成型、软包顶侧封：首先使用铝膜自动成型机将铝塑膜加工成型，然后用铝塑膜将极组封包，并在顶、侧封一体机上进行180℃热封封边，只留一个侧边不封，制成电芯雏形。铝塑膜成型工序会有少量废铝塑膜产生。

[0073] ⑻电芯干燥：将电芯放入隧道炉，在80 85℃、-0.08MPa条件下烘干一段时间，去除~微量水分。烘干后泄压过程中，通入氮气进行气体保护。

[0074] ⑼注电解液：烘干好的电芯通过板链输送系统自动输送到全自动注液机内，电芯抽真空后，电解液通过密闭管道自动由注液孔定量加注入电芯，然后封注液孔。该工序有微量电解液挥发。

[0075] ⑽封边：完成注液的电池电芯一侧的铝塑膜用封边机 180℃热封封好，制成电池成品。

[0076] ⑾成（充电）、分容（放电）检测、抽真空、老化：化成工序将电池在预充柜上充电一段时间，将电极材料激活，使正、负电极片上聚合物与电解液相互渗透。因化成前电池已完成封装，化成过程无电解液挥发。电池在分容柜上经放电检测，分容柜根据放电量的多少自动记录下各电池的容量，然后根据容量大小的不同将电池区分开，从而达到分容的目的：抽真空的目的是为了保证产品质量，抽走化成工序产生的少量CO2和H2，减小电池体积，使电池成型，便于后期封装。将放电态电池置于高温静置区域搁置一定时间（一般 3、5、
7 天老化），根据搁置后电池电压分布情况进行筛查，挑出电池内部存在微短路缺陷的短路、低电压电池。高温静置区域采用电加热。因老化前电池已完成封装，老化过程无电解液挥发。

[0077] ⑿PACK自动线：检验合格的锂离子电池根据用户需要，在PACK自动线上将锂电池单体通过串联、并联、加装保护板和动力电池管理系统，制成大容量电池包后，包装销售。PACK自动线也采用超声波焊接机焊接，不产生焊接烟气。

[0078] 上述60 170Ah软包磷酸铁锂动力电池制备协同作用，其作用机理如下。~

[0079] 添加磷酸铁锂 LiFePO4为粉末状，具有高能量密度，其理论比容量为170mAh/g，不含对人体有害的重金属元素，循环寿命长，没有记忆效应性质稳定，不具腐蚀、爆炸性。

[0080] 添加正极粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)为白色粉末状结晶性聚合物，密度1.75-1.78g/cm3。在电极中作为粘结两极活性物资的粘结剂使用。熔点156 165℃，在310℃以下~
热稳定性良好。在310～320℃的环境下长时间放置，会发生微量的分解，其主要分解产物为有毒的氟化氢和氟碳有机化合物。在高于 370℃的环境中，产品分解速度明显加快。PVDF性质稳定，不具腐蚀、爆炸性。

[0081] 添加负极粘结剂羧甲基纤维素钠盐(CMC)：为白色纤维状粉末，分子式 C8H11O5Na，密度0.5-0.7g/cm3，几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成透明胶状溶液，食品工业中用作增稠剂，医药工业中用作药物载体，可作为锂电池电极用粘结剂。无毒，性质稳定，不具腐蚀、爆炸性。

[0082] 添加正极溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)：为无色透明油状液体，微有胺的气味。能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶。挥发度低，热稳定性、化学稳定性均佳，能随水蒸气挥发。有吸湿性。分子式 C5H9NO，密度 1.028，熔点-24℃，沸点203℃，闪点91℃，爆炸极限1.3% 11.8%。NMP是一种选择性强和稳定性好的极性溶剂，具有毒性低、沸点高、溶解力~强、不易燃、可生物降解、可回收利用、使用安全和适用于多种配方用途等优点。对皮肤有轻度刺激作用，由于蒸气压低，一次吸入的危险性很小。

[0083] 添加导电剂为石墨、乙炔黑：石墨成份均为碳；乙炔黑是由纯度99%以上的乙炔，经连续热解后得到的炭黑，为黑色粉末，特点是粒径小，化学性质稳定，比表面积特别大，导电性能特别好。锂电池负极用石墨由天然鳞片石墨为原料加工而成，为黑色粉末，具有优良的导电性和化学稳定性。性质稳定，不具腐蚀、爆炸性。

[0084] 添加电解液六氟磷酸锂(LiPF6)：相对密度1.50，相对分子质量151.91，潮解性强，易溶于水、还溶于低浓度甲醇、乙醇、丙酮、碳酸酯类等有机溶剂。遇水会发生水解反应，生成氢氟酸。LiPF6具有突出的氧化稳定性和较高的离子电导率，是目前锂离子电池电解液的首选电解质。电解液：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯组成的电解液溶剂具有熔点低、沸点高、蒸汽压低、挥发性低的特点，化学性能好，与电池内集流体和活性物质不发生化学反应，可使电池体系有尽可能宽的工作温度范围和良好的安全性能。

[0085] 充电时，Li+从 LiFePO4中发生脱嵌，释放一个电子，C3+被氧化为 C4+，与此同时，Li+经过隔膜和电解液迁移到负极石墨表面，进而插入到石墨结构中，石墨结构同时得到一个电子，形成锂—碳层间化合物 LixC6，放电时过程则相反，Li+从石墨结构脱插，嵌入到正极 LiFePO4中。

[0086] 锂离子电池基本原理，电池生产工艺流程：正极材料经制浆后涂敷在铝箔上，与涂敷在铜箔的负极材料和隔膜纸一起叠成电芯，放入冲坑好的铝塑膜中，一边封边，另一边注入电解液，封口后，再经过化成、分容成为成品电池，PACK组装成电池包销售：锂离子电池基本原理是电化学反应机理，即充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行：本项目以 LiFePO4为正极材料，石墨为负极材料，典型的液态锂离子，其充电原理为：正极反应：LiFePO4== Li1-x FePO4 + xLi++ xe-；
负极反应：6C + xLi++ xe-== LixC6；
电池总反应：LiFePO4 + 6C ==Li1-x FePO4 + LixC6
放电时发生上述反应的逆反应。

[0087] 一种赤泥碳纤维复合板制备：包括以下步骤。

[0088] 一种赤泥碳纤维复合板基板层：材料组分D：是赤泥40%～80％、水泥8％～30％、海泡石粉10％～30％、石膏2％～6％，碳纤维0.2％～0.9％、三乙醇胺的加入量是占水泥用量0.01％～0.07％。

[0089] 所述赤泥、是生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物赤泥，赤铁矿尾矿或铁矿尾矿其中的至少一种，细度在100目以上。

[0090] 所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥其中的至少一种。

[0091] 所述海泡石粉为纤维状的含水硅酸镁：要求SiO2含量54％～60%，MgO含量21％～25%，细度在100目以上。

[0092] 所述石膏为硬石膏、二水石膏或半水石膏其中的至少一种，细度在100目以上。

[0093] 所述碳纤维为短切碳纤维或碳纤维粉、其中的至少一种，抗拉强度范围在0.5～0.8GPa。

[0094] 所述三乙醇胺为次氮基三乙醇、三羟基三乙胺或氨基三乙醇，其中的至少一种。

[0095] 一种赤泥碳纤维涂料板基板层制备方法：包括以下步骤。

[0096] ⑴配方：经过试验确定基板层组分D，赤泥40%～80％、水泥8％～30％、海泡石粉10％～30％、石膏2％～6％，碳纤维0.2％～0.9％、外加剂的加入量是占水泥用量（质量）
0.01％～0.07％。水的加入量是占赤泥、水泥、石膏总质量的10％～35％选取水。

[0097] ⑵制浆工段：将计量后碳纤维加入水，浸泡2～4h备用；赤泥、水泥、海泡石粉、石膏粉等用螺旋输送机送入粉料计量秤计量后再下料；最终掺加改善功能的材料三乙醇胺；粉状物料、水和碳纤维等在逆流式拌和机内充沛拌合制成必定浓度的料浆，送至储浆池。

[0098] ⑶储浆磨浆及预拌和：在储浆池中料浆，由泵定量均匀地供应单盘磨浆机、研磨处置，进一步拌合料浆，然后送入储浆机内贮存待用；磨好的料浆再由储浆机进入设称重浓度显现体系的预拌和罐内拌和，能够检测出料浆的质量浓度并主动调理流量大小；恒定的料
浆浓度能够安稳流浆制板机的操作并方便地调理板厚。

[0099] ⑷制板及堆垛：料浆经流浆箱后均匀流出铺在运转的工业毛毯上，通过真空体系的抽吸滤水，薄料层环绕在成型筒上，通过多层环绕到达设定的料坯厚度时，主动出刀堵截料坯 ,将料坯输送至、接坯切开机；制板机选用必定直径的成型筒，一次下坯经切开后成规
范板坯，规范板坯：2.44m×1.22m ,切开后的板坯经堆垛机，采纳一张模板一张板坯交替堆垛的方法，充沛确保板坯平坦；堆垛机装备伺服电机，可精确操控速度及方位精度；维护小车及模板小车的高度由两台升降渠道主动调理，整个制板、接坯、堆垛、全过程选用可编程操控器主动操控。

[0100] ⑸预维护和脱模：湿坯堆垛后经8～12h小时的预维护，使板坯到达前期强度，以利于机械脱模堆垛；板坯预维护选用天然维护，生产高密度板时，运用行车把板垛吊运至板垛液压7000吨以上压机进行加压，保压10～20min后，把加压后的板垛吊运回板垛小车上；预养后的板坯送至脱模机下，完结脱模堆垛送入常温养护区，养护28天。

[0101] ⑹砂光、磨边：达到赤泥碳纤维复合板基板层、标准2 .40m×1 .20m。

[0102] 一种赭赤泥碳纤维复合板功能层制备方法：包括以下步骤。

[0103] ⑴配方：经过试验确定功能层，材料组分E：水20％～30％、硅丙乳液10％～30％、硅溶胶5％～15％、负离子粉5％～30％、托玛琳粉6％～20％、海泡石粉5％～15％、重晶石粉5％～10％、石墨2％～5％、高岭土粉2％～5％、锗石粉3％～5％、碳纤维粉0.2％～0.5％、纤维素0.2％、分散剂0.5％、消泡剂0.5％、钛酸酯偶联剂0.5％。

[0104] ⑵混合搅拌：首先：把计量的硅丙乳液加入备分水中混合1min，其次；按比例掺入功能材料搅拌20min～40min，最后；按比例加入纤维素、分散剂和消泡剂搅拌10min～20min，搅拌转速应控制在200 400r/min以防生产过程中引入大量气泡，影响涂料质量，经~
过滤存入涂料灌备用。

[0105] ⑶喷涂：在制备的基板上喷涂，对有较大表面缺陷的应涂、刮腻子，以保证涂膜的平整和光滑感；分三次喷涂，喷粉后立即检查，若发现缺陷应及时处理，若固化后发现缺陷；其范围小仅局部而不影响，表面装饰，可用同色粉末加丙酮稀释后进行修补，如果范围大且影响表面质量，则用砂纸打磨后，再喷涂一次，厚度0.8～1.5㎜，常温固化4h～10h，制备成赤泥碳纤维复合板功能层，进入下道工序。

[0106] 一种赤泥碳纤维复合板，涂装层制备方法：包括以下步骤。

[0107] ⑴配方：经过试验确定合适的涂装层、材料组分F；水20％～40%、焦磷酸钠0.1％～0.8％、硅溶胶2.5％～3％、各色色素10％～40％、氟硅乳液10％～20％计量配备。

[0108] ⑵混合搅拌：首先；焦磷酸钠和水放在一起混合搅拌时间1min，其中；加入硅溶胶轻微搅拌时间2min，其次；加入色素，色素要根据花纹的大小、颜色的深浅调制，轻微搅拌时间5min～15min，最后；加入氟硅乳液、轻微搅拌时间10min～20min，轻微搅拌转速应控制在100 200r/min。
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[0109] ⑶喷涂：在功能层上使用专用喷枪进行喷涂，涂层厚0.4㎜～0.8㎜，气温在8℃以上、湿度在80％以下，在常温环境固化10h～20h，制备成赤泥碳纤维复合板，涂装层。

[0110] 上述协同作用，其作用机理如下。

[0111] 基板层的初期强度是从基板成型过程中获得的，即在高压下，原材料颗粒间紧密接触，依靠分子间吸引力产生了自然的粘结性，使得板的密实度高。颗粒物、在分子的作用下，表面形成了一层薄薄的水化膜，两个带有水化膜的物料存在叠加的公共水膜。在公共水膜的作用下，一部分化学键开始断裂、电离，形成胶体颗粒体系。胶体颗粒大多数表面带有负电荷，可以吸附阳离子。而不同价、不同离子半径的阳离子可以与料中生成的Ca(OH)2的Ca2+等当量吸附交换。由于这些胶体颗粒表面的离子吸附与交换作用，改变了颗粒表面的带电状态，使颗粒形成了一个个小的聚集体，从而在后期反应中产生强度。强度产生体系中，有着液相与固相、固相与固相以及气相与固相之间的反应。比如在加入水泥、胶凝材料后发生的水化反应，就是液相与固相之间的反应；又如料中的Ca( OH )2被空气中的CO2碳化生成CaCO3的反应，就是气相与固相间的反应。这些反应都是从两相的界面开始，不断的深入，使板的强度不断增强。综上所述，物料的充分混匀和板坯的高压成型，为制品后期强度奠定了坚实的基础，而颗粒表面的离子交换和团粒化作用、原料各相间的界面作用，在板强度形成的过程中互相配合，互相补充交错进行，是一个连续的过程。

[0112] 水化反应的基本过程如下。

[0113] 首先，水泥中的主要熟料硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸钙与水发生反应，生成水化硅酸钙、水化硫铝酸钙以及水化铁酸钙和氢氧化钙。其化学反应方程式如下：酸三钙水化反应：C3S+nH→C-S-H+(3-x)CH
硅酸二钙水化反应：C2S+nH→C-S-H+(2-x)CH
酸三钙水化反应：2C3A+27H→C4H19+C2A H8
在硅酸盐水泥中，C3A实际上是Ca(OH)2和石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中表述：C3A+CH+12H→C4AH13
在石膏、氧化钙同时存在的条件下，C3A虽然开始很快水化成C4AHl3，但接着它与石膏反
应生成、三硫型水化硫铝酸钙(AFt)，其反应式：
C4AHl3+3CSH2+14H→AFt+CH
当水泥浆体中石膏消耗完毕，尚有未完全水化的C3A时，C3A的水化产物C4AHl3又能与上述反应生成的钙矾石继续反应生成单硫型水化硫铝酸钙(Afm)，表达式：
AFt+2C4AHl3→3AFm+2CH+20H
其次，在湿热养护条件下，骨料中无活性的SiO2与水化反应产生的Ca(OH)2溶液生成了纤维状晶体的多种水化产物。这些结晶度很好的水化硅酸钙胶凝物质，将其它材料以及未
反应的骨料黏结起来，形成了高强度的基板层。其主要反应如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2+15 .5kcal
Ca(OH)2+SiO2+(n-1)H2O→CaO·SiO2·NH2O
其中，水化硅酸钙( CSH )和水化铝酸钙( CAH )两种水化产物将铁矿尾矿颗粒胶结在一
起，并与( AFt )组成赤泥碳纤维复合板，基板层骨架结构，承受载荷，从而形成一定强度。微观分析结果表明，免烧板制品中有新物相、钙矾石、CSH、和Am生成。免烧板制品表面比较密实，气孔少，晶体均匀生长，大小一致，且有大量的水化产物为长棒状、针状的晶体向孔隙内生长并互相交织填充在空洞。局部棒状、针状晶体和纤维状的晶体聚集在一起形成网络状态的凝胶，这主要由于C3A水化成C4AH13，然后与石膏在水热、气氛中加速反应，最后生成针、棒状的三硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)结构。钙矾石产生越多越快，则制品密实度越大，强度也高。

[0114] 实际上是一种水性乳胶涂料的小液滴构成涂料的分散相，保护胶水溶液构成连续相的多相悬浮体。要得到均匀稳定的悬浮体、就必须实行把水性乳胶涂料滴加到保护胶水溶液中这一过程。同时在这一过程中不发生向对水性乳胶涂料的稀释，乳胶涂料的凝结以及颜料向保护胶水溶液中渗透等。这一现象称为w/w型多彩涂料：它是以具有原乳胶涂料、配比物的小滴分散其中；形成保护胶水溶液连续相包裹着乳胶涂料小滴的悬浮体。要想实现这种水包水的悬浮体，就必须在把水性乳胶涂料分散于保护胶水溶液中的瞬间，在涂料滴的表面形成一层不溶于水的柔性膜，这层柔性膜、除了能够阻止膜内涂料组分及膜外的保护胶液组分互相扩散外，还防止颜料滴之间不发生聚集凝结。喷涂施工后起先湿膜涂料滴、仍保护在水相中悬浮状态随着涂膜中水分子的挥发，涂料滴、相互堆砌、融合、最终形成窂固的多彩花纹涂膜。应用赤泥尾矿为主体，碳纤维作增強体，掺入功能基元材料经过流浆法制坯，压制成免烧、免蒸的复合板，其功能是。

[0115] 与现有技术相比，本发明具有积极有益效果。

[0116] 具有高比强度、高比模量、高韧性、密度小、耐腐蚀。弹性好、漆膜有很强的柔韧性；透气防水功能佳；超耐擦洗；超强抗霉菌，持久亮丽；高遮盖力、涂布面积广；流平性优异，气味清新芳香、超低VOC；多种可选颜色更易施工。具有吸湿、调解干湿、降解氡、杀虫、灭菌、吸音、产生热释电效应、永久释放微量元素功能。具有高光泽、色彩深浅随意、花纹大小随意、涂层耐磨损、耐洗刷、耐高温、耐酸雨、附着力強、延展性佳、防雨、防霉、有天然花岗岩效果。
该材料能切、能锯、直接使用，不须二次涂装、施工简方便、成本低性能好，适应家装、工装。
可回收再利用，减少污染、减少碳排放，是绿色生态环保有智能功能性材料。

[0117] 不但具有纤维增强硅酸钙板、各项物理性能。而且，还能永久释放负离子浓度2270个/cm³。远红外发射波长4～16um、法向全发射率达到88％。防辐射、防静电遮挡率达到99％。调湿效果在温度25℃、湿度75％下、最大吸湿量分别达到4 .85％，在温度25℃、
35％下、最大放湿量达到1.83％。具有热释电效应，在温度15℃～60℃时测试：电流0.05mA～0.2mA、电阻10K～50K、电圧0.3V～0.6V、永久释放微量元素。具有净化室内空气功能、保健防辐射功能和智能化功能。本发明由于应用功能基元材料改进制备方法与硅酸钙纤维板生产工艺相比利用铁尾矿80％，降低生产成本10％，减少碳排放90％，减少设备投资30％，产品可回收再利用，投资成本低绿色、生态、环保。充分发挥功能基元材料复合作用，产生以上各种效果。

[0118] 本发明应用领域：在房屋建设领域，主要应用于室内隔墙墙面、室内吊顶、天花板、室内地面铺设。在室外环境可以利用其防水防火强度高的特点，用作外墙挂板或外墙贴面。并可以用于内外墙保温及永久性模板。在工业领域可以利用其防火耐高温的特点，用于发电厂烟道，锅炉、化工管道保温、工业用干燥炉等设备的炉壁以及轮船的隔舱板等。在电力、电信、科研院所行业可以利用其电磁波屏蔽性能；用于变电站、机站、机房、实验室、教研室等场所防静电防辐射材料，在安防领域可带替传感器使用，是绿色建筑不可缺少的重要材料。

[0119] 本发明经选矿提纯后氧化铁红Fe2O3的含量占99 %以上。制取氧化铁红，所得产品各项技术指标均符合GBl863—89一级品标准。该生产工艺简单、成本低、质量稳定、操作简单、无污染、产品的附加值高。

[0120] 本发明使用较廉价的金属铁粉为原材料，加入碳或者碳前驱体，进行机械造粒的方法，有效提高了磷酸铁锂的振实密度，提高了其导电性能，所制备的正极材料，比容量高、循环性能优良、倍率性能好等特性；制备工艺简单，可操作性强，容易实现大规模生产。

[0121] 本发明项目的社会效益：目前，全球各发达国家和地区都在大力发展新能源产业。新能源产业的崛起将引起通信、电力、IT、汽车业、建筑业、新材料行业等多个产业的重大变革，并催生一系列新兴产业。新能源产业对其他产业发展的直接拉动表现为多个方面，一是拉动新能源上游产业如风机制造、光伏组件、多晶硅深加工等一系列加工制造业和资源加工业的发展；二是促进智能电网、电动汽车等一系列输送与用能产品的开发和发展；三是促进节能建筑和带有光伏发电建筑的发展。国家投入新能源汽车项目的预算开始大幅上升。
作为发展中国家，我国面临的挑战比发达国家会更加严重，我国高度关注新能源汽车的研发和产业化。在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。由此可见，新能源及相关产业的迅速扩张，为锂离子动力电池产业带来了空前的发展机遇；新能源产业的发展，将为相关产业带来巨大的市场机会。行业内的技术领先企业必将受益于新能源产业的发展，迎来更大的发展机遇。

[0122] 力争打造全国新能源汽车产业制造业中心的发展方针，发挥国能电池在新能源领域的技术优势，研发出新型高性能磷酸铁锂动力电池，实现高技术含量、高附加值、低污染、低排放要求，生产具有国内领先水平的电池产品，项目力争建成后成为“研发/生产/服务”三位一体的动力电池生产基地，以着力发展新材料、新能源等战略性新兴产业为切入点，抢占新能源产业链的制高点。

[0123] 本发明产品的先进性：锂离子动力电池是一种清洁的储能器件，充电快、寿命长，全寿命期的使用成本低，维护工作少，对环境不产生污染。本发明项目产品具有以下先进性：续航里程远：本发明产品的高能量密度和能量转移型智能化电池概念，用于电动汽车可提升相对长 20%-40%的行驶里程。价格低廉：生产工艺简洁、产能高，成本有竞争力。安全性：本发明包装产品彻底解决安全隐患，没有易燃易爆问题。寿命长：本发明电池组2000次以上循环寿命，使用年限8年以上，解决寿命隐忧。重量轻体积小：本发明电池产品在重量、体积能量密度方面处于国际领先水平，可提供比同行轻、小10% 30%的产品。~

[0124] 生产工艺的先进性：由计算机控制进行全自动化电池物料投送、混合、配比与精确计量。真空管道输送物料，严格控制粉尘及水汽混入。先进的全自动搅拌系统，保证电极材料混合的均一性。电池极片制作设备涂布机、碾压机、分切机均由国际知名企业生产，最大程度保证电池极片的品质。涂布量控制精度比国内设备高出2倍以上，涂布精度达到±1.5%。选用的涂布机涂布宽度分别为800mm、1300mm，涂布速度分别为25m/min、70m/min，因此通过选用更加先进的涂布设备可大幅提高涂布效率。引进全自动叠片设备，可进行高速精密叠片。最新的安全设计方案，极片涂布端和剪切端均有高温胶纸贴附保护，避免正负极发生短路。

[0125] 电池组装线实现全自动化，做到组装过程人手对于电池内部配件无接触式生产，避免人工干预的失误及避免操作员污染电池内部配件。整条生产线拥有完善的电池品质追索体系，对每个电池实现编码控制，每一个电池的原材料批次、生产时间、各工序的生产设备编号、作业员工、电池性能参数（内阻、满电时的电池容量、电压）都可以通过电池的编码，从数据库查询。生产线总体布局采用U型布置，使生产过程紧密关联，满足全自动生产线运行工作，实现从原材料进入车间到电池成品入库全封闭管理，提高生产效率。

[0126] 本发明项目采用先进的生产工艺和技术装备，生产锂离子电池，其产品处于国内领先水平，符合国家相关产业政策，采用电力、天然气等清洁能源，在减少物料、能源消耗的同时，对产生的各种污染物均采取了技术成熟的治理方案，各种污染物均能达标排放，对周围环境敏感点影响较小；生产成本降低20％－30％，减少碳排放60％。

[0127] 本发明回收拜耳法的赤泥中的Fe和多种有价金属，作为制备锂离子电池正极材料——多元掺杂磷酸铁锂的原料，详细探讨了制备过程中的相关因素、控制方法对产物的结构和电化学性能的影响。区别于目前的其他研究工作，本发明方法的突出特点是：制备多元掺杂LiFePO4所需要的铁源和多种掺杂源均来自工业固体废弃物拜耳法的赤泥。此法利用拜耳法的赤泥的资源特性来实现其高附加值利用，并为锂离子电池正极材料的制备提供了廉价的原材料，对资源循环和环境保护具有重要意义。采用碳热还原方法可将拜耳法的赤泥中的Fe和多种过渡金属从非磁性组分中分离出来，用于材料化高附加值利用，而剩余非磁性部分则可用于建材领域，为拜耳法的赤泥的高附加值、全组分利用提供一个全新的思路，其一般性的原理，为其他固体废弃物的高附加值利用提供了有意义的借鉴。

具体实施方式

[0128] 实施例1：一种电池级氧化铁红制备：包括以下步骤。

[0129] ⑴材料组分A；铁精粉30％～60％、浓度约70%（W）的硫酸40％～70％、双氧水5％～20％。

[0130] (2) 铁精粉经还原焙烧，烧铁精粉中铁的浸取率大大提高。本工艺所选还原剂为褐煤，还原焙烧的最佳条件为：铁精粉：褐煤=1:0.8(wt)，焙烧温度800℃，焙烧时间20min。温度过高FeO被进一步还原为Fe，过低达不到理想的还原效果。为防止还原后铁精粉被氧化，采用真空条件自然冷却。烧铁精粉的还原率达到95.4％。

[0131] (3) 铁精粉还原后用硫酸浸取，最佳浸取条件为：硫酸浓度15％，过量系数1.20，酸浸温度70℃，酸浸时间20min，铁的还原浸出率达到99％。为避免浸取后的Fe2+被氧化，反应后应趁热过滤，且在滤液中加少许铁粉。所得FeSO4滤液为透明蓝绿色溶液，溶液中FeSO4含量在152g/L。

[0132] (4)用碳酸氢铵与硫酸亚铁合成制得碳酸亚铁，合成实验确定的最佳工艺条件为：配料摩尔比为NH4HCO3/FeSO4=3.5，FeSO4浓度为0.8～1.0mol/L，反FeSO4应温度40℃，反应时间30min，反应终点pH值7.0，在此条件下，Fe2+转化率达99％，所得沉淀呈沙状，流动性好，易于洗涤。

[0133] (5)沉淀干燥的合适温度控制为70～80℃，在此温度下干燥所需时间为3-4小时，沉淀产品的XRD结果表明系非晶态无定形结构，SEM结果显示为结晶形态很差的球形颗粒，颗粒分布较均匀，平均粒径为1.5μm。

[0134] (6)煅烧的最佳条件为：煅烧温度800℃，煅烧时间1小时。得到氧化铁红产品的性能检测结果为：Fe2O3含量为94.5％，吸油量为24 g，产品外观颜色为鲜红色，接近标样，水萃取液pH值及水溶物均符合GBl863-89一级品要求；含量为94.5％氧化铁红。

[0135] (7) 采用还原絮凝法对氧化铁红进行深加工：①酸浸：将含量为94.5％氧化铁红加入到反应釜中，加入定量的硫酸溶液，开动搅拌，水浴控温在70～80℃左右，反应2～3h后，观察铁红完全溶解即停止搅拌，过滤，得到淡红色的硫酸铁溶液；
②还原：将过滤得到的淡红色硫酸铁溶液加入到反应釜中，水浴升温，控温在60℃左右，加入等摩尔量(过量硫酸和三价铁离子的总摩尔数)的还原铁粉，搅拌反应2h后抽滤，得到淡绿色溶液；
③絮凝除杂将还原得到的滤液倾人反应釜中，再用氨水慢慢调节溶液的pH值(加氨水时，边滴加边搅拌，使生成的微量沉淀立即溶解)，当pH值调至5～6时，停止滴加氨水。升温至60℃，加入50×10-6～100×10-6的絮凝剂，静置0.5 h，明显有大量絮状物产生，静置过夜后过滤，得到精制硫酸亚铁溶液；
④碳酸亚铁的合成：将滤液倾入反应釜中，开动搅拌，同时用水浴升温至60℃，将预先配制好的等摩尔量的碳酸氢铵溶液慢慢滴加到反应釜中，继续反应0.5 h后，停止搅拌和升温，静置2h陈化。再进行抽滤，并用去离子水反复洗涤沉淀3次。直到经氯化钡检测滤液无
2-
S04 为止；
⑤后处理：将得到的沉淀放入烘箱中烘3h至于，再置于钳锅中放进马弗炉，在850℃焙烧2h，再保温1h，得最终氧化铁红；采用还原絮凝法去除二氧化硅，制取高纯度的氧化铁红，所得产品的三氧化二铁含量为99.45％、进入下道工序。

[0136] 实施例2：一种磷酸铁锂制备：包括以下步骤。

[0137] ⑴材料组分B；该方法系将磷酸二氢锂，氧化铁红、磷酸氢二铵的化合物按照Li，Fe，P原子比为(0.95～1.1)∶1∶1进行配料，再加入蔗糖、纯水、聚乙二醇(PEG) ；氮气。

[0138] ⑵将锂的化合物、金属铁粉、磷的化合物按照原子比Li∶Fe∶P＝(0.95～1.1)∶1∶1进行配料，再加入蔗糖或者碳的前驱体，在介质中均匀混合1～20小时。

[0139] ⑶然后干燥、造粒，再在惰性气氛中300℃～500℃条件下处理1～20小时。

[0140] ⑷然后在于600℃～850℃条件下合成5～36小时，得到磷酸铁锂正极材料，进入下道工序。

[0141] 实施例3：一种60 170Ah软包磷酸铁锂动力电池制备：包括以下步骤。~

[0142] ⑴材料组分C：所述磷酸铁锂、乙炔黑、聚偏氟乙烯PVDF、N-甲基吡咯烷酮NMP、石墨、羧甲基纤维素钠盐、铜箔、铝箔、隔膜纸、正极极耳铝片、负极极耳铜镀镍片、铝塑膜、六氟磷酸锂。

[0143] 电池正、负极极片制作工艺流程简述：⑵正、负极浆料制备（合浆）：正负极制浆在两个独立封闭工段。正极溶剂NMP存放在
200kg 密封镀锌铁桶中，采用取料管定量取出，通过液体加料口加入自动化制浆系统。NMP 自动加入正极合浆机与PVDF粉料混合，搅拌2h左右，以使粘结剂充分溶胀、溶解，然后自动将磷酸铁锂、乙炔黑均匀分四次加入制浆系统，搅拌粉料时会发热，设备通过冷却循环水系统温度控制在30℃左右，搅拌6～8h，待浆料充分混合均匀后开启制浆系统真空设施，使设备内保持真空度为-0.09MPa，再搅拌30min左右即制成正极浆料，呈黑色粘稠状。将负极溶剂纯水和石墨、CMC分别加入负极自动化制浆系统液体加料口和粉料加料口。纯水自动加入CMC粉料混合，搅拌1h左右，以使CMC粉料充分溶胀、溶解，然后自动将石墨、乙炔黑均匀分四次加入制浆系统，温度控制在30℃左右，搅拌时间6 8h，待浆料充分混合均匀后开启制浆系~
统真空设施，使设备内保持真空度为-0.09MPa至0.10MPa，搅拌30min 左右即制成负极浆料，呈黑色粘稠状。正极、负极制浆分散搅拌过程均为物料机械混合过程，不改变原有物料化学物质结构，不发生化学反应。各种粉料为袋装，使用时，放置在粉料加料口上，袋底部打开，通过进料口将粉料负压吸入制浆系统各加料罐，加料过程中粉尘产生量很少。加料罐中粉料通过管道由真空泵密闭输送加料，输送过程均为自动化，无粉尘产生。NMP加料、搅拌均密闭进行，搅拌机采用夹套结构，通过循环冷却水系统将搅拌时温度控制在30℃左右，制浆工序基本无NMP排放。

[0144] ⑶正、负极浆料涂布：烘干将制备好的正、负极浆料从制浆系统直接通过泵将浆料由密闭管道输送至中转罐，系统取料并加入涂布机料斗中，涂布机涂浆轮通过刀口间隙使浆料均匀的分布在涂浆轮上，然后通过辊涂将浆料涂覆在传动轮的基料上，再将浆料按设定尺寸分别均匀的涂在各自的集电体上（正极集电体为铝箔，负极集电体为铜箔），浆料涂覆后再进行烘干，然后收卷。第一、第二联合厂房共15台涂布机采用蒸汽为热源，通过热交换产生约 110℃热空气进行烘干；第一联合厂房有4台正极涂布机和1台负极涂布机采用电烘干方式，烘干温度也是110℃。烘干过程中，正极浆料中的NMP全部散发，负极浆料中水分全部散发。

[0145] ⑷碾压、分切、冲片、极片烘烤：碾压：用碾压机对极片进行压实以降低极片厚度，提高电池体积利用率。分切、冲片：用分切机、冲片机分切、冲切成与产品电池形状大小相同的成品极片。产生少量废料。极片烘烤：以上制成的极片，还含有一定量的水分，为了保证电池品质，在电极片进入装配工序之前，极片通过板链输送系统自动进入隧道炉（电加热至 80 100℃）烘烤以去除少量水分。
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[0146] 电池装配工艺流程简述：⑸叠片：将分切好的正、负极片挂放在叠片机上，自动将一层正极片、一层隔膜纸（聚丙烯和聚乙烯复合材料），再一层负极片、一层隔膜纸叠在一起，叠片层数根据产品要求确定。

[0147] ⑹极耳焊接：采用超声波焊机在正极片上焊接铝片极耳，在负极片上焊接镍片（铜镀镍）极耳。超声波焊机不使用助剂，利用高频振动，将工件迅速熔接，使金属直接相连，因此不产生焊接烟气。

[0148] ⑺铝塑膜成型、软包顶侧封：首先使用铝膜自动成型机将铝塑膜加工成型，然后用铝塑膜将极组封包，并在顶、侧封一体机上进行180℃热封封边，只留一个侧边不封，制成电芯雏形。铝塑膜成型工序会有少量废铝塑膜产生。

[0149] ⑻电芯干燥：将电芯放入隧道炉，在80 85℃、-0.08MPa条件下烘干一段时间，去除~微量水分。烘干后泄压过程中，通入氮气进行气体保护。

[0150] ⑼注电解液：烘干好的电芯通过板链输送系统自动输送到全自动注液机内，电芯抽真空后，电解液通过密闭管道自动由注液孔定量加注入电芯，然后封注液孔。该工序有微量电解液挥发。

[0151] ⑽封边：完成注液的电池电芯一侧的铝塑膜用封边机180℃热封封好，制成电池成品。

[0152] ⑾成（充电）、分容（放电）检测、抽真空、老化：化成工序将电池在预充柜上充电一段时间，将电极材料激活，使正、负电极片上聚合物与电解液相互渗透。因化成前电池已完成封装，化成过程无电解液挥发。电池在分容柜上经放电检测，分容柜根据放电量的多少自动记录下各电池的容量，然后根据容量大小的不同将电池区分开，从而达到分容的目的：抽真空的目的是为了保证产品质量，抽走化成工序产生的少量CO2和H2，减小电池体积，使电池成型，便于后期封装。将放电态电池置于高温静置区域搁置一定时间（一般 3、5、
7天老化），根据搁置后电池电压分布情况进行筛查，挑出电池内部存在微短路缺陷的短路、低电压电池。高温静置区域采用电加热。因老化前电池已完成封装，老化过程无电解液挥发。

[0153] ⑿PACK自动线：检验合格的锂离子电池根据用户需要，在PACK自动线将锂电池单体通过串联、并联、加装保护板和动力电池管理系统，制成大容量电池包后，包装销售。PACK自动线也采用超声波焊接机焊接，不产生焊接烟气。

[0154] 实施例4：赤泥碳纤维复合板制作，包括以下步骤。

[0155] 基板层、材料组分D：是赤泥75％、水泥12％、海泡石粉10％、石膏3％，碳纤维0.3％、外加剂的加入量是占水泥用量（质量）0.04％。水的加入量是占赤铁矿尾矿、海泡石粉、水泥、石膏总质量的20％～30％选取水。

[0156] 功能层、材料组分E：水20％、硅丙乳液20％、硅溶胶5％、负离子粉13％、托玛琳粉10％、海泡石粉10％、重晶石粉5％，石墨5％、高岭土粉5％、锗石粉5％、碳纤维粉0.3％、纤维素0.2％、分散剂0.5％、消泡剂0.5％、钛酸酯偶联剂0.5％。

[0157] 涂装层、材料组分F；水40%、焦磷酸钠0.1％、硅溶胶2.5％、各色色素40％、氟硅乳液20％。

[0158] 制备步骤。

[0159] ⑴基板层制浆工段：将计量后碳纤维加入水，浸泡2～4h备用；赤铁矿尾矿粉、水泥、海泡石粉、石膏粉等用螺旋输送机送入粉料计量秤计量后再下料；最终掺加改善功能的材料三乙醇胺；粉状物料、水和碳纤维等在逆流式拌和机内充沛拌合制成必定浓度的料浆，送至储浆池。

[0160] ⑵储浆磨浆及预拌和：在储浆池中料浆，由泵定量均匀地供应单盘磨浆机、研磨处置，进一步拌合料浆，然后送入储浆机内贮存待用；磨好的料浆再由储浆机进入设称重浓度显现体系的预拌和罐内拌和，能够检测出料浆的质量浓度并主动调理流量大小；恒定的料浆浓度能够安稳流浆制板机的操作并方便地调理板厚。

[0161] ⑶制板及堆垛：料浆经流浆箱后均匀流出铺在运转的工业毛毯上，通过真空体系的抽吸滤水，薄料层环绕在成型筒上，通过多层环绕到达设定的料坯厚度时，主动出刀堵截料坯，将料坯输送至、接坯切开机；制板机选用必定直径的成型筒，一次下坯经切开后成规范板坯，规范板坯：2.44m×1.22m ,切开后的板坯经堆垛机，采纳一张模板一张板坯交替堆垛的方法，充沛确保板坯平坦；堆垛机装备伺服电机，可精确操控速度及方位精度；维护小车及模板小车的高度由两台升降渠道主动调理，整个制板、接坯、堆垛、全过程选用可编程操控器主动操控。

[0162] ⑷湿坯堆垛后经8～12h的预维护，使板坯到达前期强度，以利于机械脱模堆垛；板坯预维护、选用天然维护 ,生产高密度板时，运用行车把板垛吊运至液压机进行加压，保压10～20min后，把加压后的板垛吊运回板垛小车上；预养后的板坯送至脱模机下，完结脱模
堆垛送入常温养护区，养护28天。

[0163] ⑸砂光、磨边：达到赤泥碳纤维复合板基板层基板标准2.40m×1.20m，进入下道工序。

[0164] ⑹功能层制备混合搅拌首先；按备分、的硅丙乳液加入备分水中混合1min，其次按比例掺入功能材料搅拌20 40 min，最后按比例加入附加剂搅拌15min。搅拌转速应控~制在
200 400r/min以防生产过程中引入大量气泡，影响涂料质量，经过滤存入涂料灌备用。
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[0165] ⑺喷涂：在制备的基板层基板上喷涂，对有较大表面缺陷的应刮腻子处理，以保证涂膜的平整和光滑分三次喷涂，喷粉后立即检查，若发现缺陷应及时处理，若固化后发现缺陷，其范围小仅局部而不影响，表面装饰，可用同色粉末加丙酮稀释后进行修补，如果范围大又影响表面质量，则用砂纸打磨后，再喷涂一次。厚度0.8～1.5㎜，常温固化4h～10h进入下道工序。

[0166] ⑻涂装层、制备：混合搅拌首先；焦磷酸钠和水放在一起混合搅拌时间1min，其中；加入硅溶胶轻微搅拌时间2min，其次；加入氟硅乳液轻微搅拌时间10min～20min，轻微搅拌转速应控制在100 200r/min，备用。~

[0167] ⑼喷涂：在功能层上使用专用喷枪进行喷涂，涂层厚0.4㎜～0.8㎜，气温在8℃以上、湿度在80％以下，在常温环境固化10h～20h，制备成赤泥碳纤维复合板。

[0168] 本发明经选矿提纯后氧化铁红Fe2O3的含量占99 %以上。制取氧化铁红，所得产品各项技术指标均符合GBl863—89一级品标准。该生产工艺简单、成本低、质量稳定、操作简单、无污染、产品的附加值高。

[0169] 磷酸铁锂的质量特性及技术参数，产品外观：灰黑色粉末，无杂质、无结块。振实密度：≥1.0g/ml，比表面积：＜20m2，电导率：＞2.0×10-1s/cm，粒径：中粒径（D50）=3～8μm，含量及元素成分：碳(C)4.0 7.0％，铁(Fe2+)25～31％，磷(PO43-)56～62％。电性能⑴比容量：~
电池0.5C放电比容量大于125mAh/g；⑵循环性能：前300次循环容量衰减小于5％。

[0170] 磷酸铁锂动力电池规格及性能指标。

[0171] 型号60Ah ：能量密度 160wh/kg；标准电压 3.2V；内阻≤1.2mΩ；循环寿命≥2000次；使用温度范围 -20 +60℃；最大允许充电倍率 2C；最大允许放电倍率 3C；单体电池重量 1.2g。
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[0172] 型号75Ah：能量密度135/kg；标准电压3.2V；内阻≤1.2mΩ；循环寿命≥2000 次；使用温度范围 -
20 +60℃；最大允许充电倍率2C；最大允许放电倍率3C；单体电池重量1.75 kg。
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[0173] 型号100Ah：能量密度135/kg；内阻≤1.2mΩ；循环寿命≥2000 次；使用温度范围 -20 +60℃；最大~
允许充电倍率2C；最大允许放电倍率3C；单体电池重量2.35kg。

[0174] 型号170Ah：能量密度160Wh/kg；内阻≤0.15 0.3mΩ；循环寿命≥2000次；使用温度范围-20 +60~ ~
℃；最大允许充电倍率2C；最大允许放电倍率3C；单体电池重量3.4 kg。

[0175] 赤泥碳纤维复合板具有以下技术性能：密度0.95～1.20g/cm³，抗拆强度＞9Mpa，导热系数＜0 .25w/m.k，抗冲击强度＞2.0KJ/mm²，螺钉拔出力＞75N/mm，干缩率＜0.2%，含水率＜10%。粘度B30～75、细度μm≤ 100、遮盖力g/m ≤ 300、涂膜外观、平整、色泽均匀，附着力100％，耐水性、无脱落、起泡和皱皮，耐干擦性≤1级，耐洗刷性≥300，负离子浓度2270个/ cm³。远红外发射波长4～16um、法向全发射率达到88％。防辐射 .防静电遮挡率达到99％。调湿效果在温度25℃，湿度75％下，最大吸湿量分别达到4.85％。在温度25℃，35％下，最大放湿量1.83％。具有热释电效应，在温度15℃～60℃时测试：电流0.05mA～0.2mA、电阻1K～50K、电圧0.3V～0.6V、永久释放微量元素。

[0176] 参考文献《拜耳法赤泥选铁新技术研究》中南大学硕士论文
《利用鲕状赤铁矿生产氧化铁红颜料的研究》张锦瑞(河北理工学院)
《硫铁矿烧渣制高纯氧化铁红的新工艺》武汉工程大学化工与制药学院
《赤泥的综合利用研究》王慧琴上海大学硕士论文
《氧化铁红路线生产磷酸铁锂探讨》
《磷酸铁锂电池》
《磷酸铁锂化学分析方法》
《电池正极材料磷酸铁锂生产项目》
《磷酸铁锂生产配方及工艺》
《磷酸铁锂质量标准》
《磷酸铁锂检测方法》
《磷酸铁锂的生产工艺与技术路线选择》
《用铁泥生产氧化铁红的工艺》
《一种锂离子电池用正极材料磷酸铁锂的制备方法》
《赭石碳纤维涂料板》

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赤泥生产磷酸铁锂电池颜料复合板

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