磷酸废酸与富铁尾矿的闭环利用：绿色合成FePO4的创新路径

针对石英提纯过程中产生的富铁尾矿和含磷酸废酸的环境负担与资源浪费问题，研究人员提出了一种闭环资源化策略，通过优化混合酸（HCl/HF/H3PO4）浸出与pH控制沉淀工艺，成功以99.08%的效率合成高纯度FePO4，为冶金废料绿色转化提供了新范式。

　　

石英提纯行业每年产生大量富铁尾矿和含磷酸废酸，这些废弃物不仅占用土地，其中的重金属和酸性物质还可能污染土壤与水源。更令人头疼的是，这些"工业垃圾"里其实藏着宝贝——铁和磷都是锂电池正极材料FePO₄的关键原料。如何变废为宝，实现经济和环保的双赢？中国某钢铁企业（根据文中国家重点研发计划资助信息推断）的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表的研究给出了创新解决方案。

研究人员开创性地将磁选富铁尾矿与废酸处理工艺耦合，设计出"浸出-沉淀-煅烧"三步法。关键技术包括：采用含HCl/HF/H₃PO₄的混合废酸在100℃下浸出5小时（液固比5:1），通过形成Fe-Cl/F络合物实现90%铁溶出；随后在60℃、pH1.8条件下沉淀FePO₄·2H₂O；最后煅烧获得纳米多孔无水FePO₄。研究团队还通过电位-pH图揭示了选择性溶解机制。

【材料特性】巴西铁矿尾矿经磁选后，铁精矿含Fe 58.7%、SiO₂ 21.3%，废酸含1.2 mol/L HCl、0.15 mol/L HF和0.3 mol/L H₃PO₄。

【铁浸出优化】硫酸酸浓度实验显示，当H₂SO₄从2 mol/L增至10 mol/L时，铁浸出率翻倍至41.98%，电位-pH图证实低pH下Fe³⁺/Fe²⁺的稳定存在是关键。

【沉淀控制】60℃和pH1.8的最佳条件下，铁沉淀效率达99.08%，所得二水合物经550℃煅烧后转化为电池级无水FePO₄。

【表征分析】SEM/TEM显示产物为50-100 nm的多孔颗粒，比表面积达89 m²/g，符合电极材料要求。

这项研究的意义在于：首次实现石英尾矿与废酸的闭环利用，每吨尾矿可回收0.5吨FePO₄；提出的混合酸协同浸出机制为复杂矿物处理提供新思路；产物可直接用于锂电正极材料制备，形成"废物-资源-产品"的完整价值链。正如通讯作者Deqing Zhu团队强调的，该工艺将传统冶金与新材料制备无缝衔接，为矿产加工行业践行循环经济树立了标杆。