钛白废酸高值化利用：电池级磷酸铁的绿色制备与性能研究

本文提出了一种从钛白废酸(TWWA)中回收铁资源制备电池级磷酸铁(FePO4·2H2O)的创新工艺，通过钙盐体系选择性沉淀和深度除杂技术，实现了99.78% Al和98.44% Ti的去除率，所得材料组装的磷酸铁锂(LFP)电池初始放电比容量达152.1 mAh·g?1，250次循环后容量保持率97.3%，为危险废物资源化提供了环境友好型解决方案。

　　

Highlight

材料

实验采用广西某钛业公司的钛白废酸(TWWA)和副产品硫酸亚铁残渣（成分见表S1和S2）。使用过氧化氢(H₂O₂)作为氧化剂，硫酸(H₂SO₄)、98%纯度铁粉及氨水(NH₃·H₂O)等试剂均来自国内化学试剂公司。

TWWA中元素的Eh-pH图分析

图2a-b展示了25°C和95°C下Fe-Al-H₂O体系的电位-pH图。当铁、铝浓度分别为1.5 mol/L和0.032 mol/L时，高氧化电位(Eh)条件下Fe³⁺的沉淀pH显著低于Al³⁺，而低Eh时Fe²⁺沉淀pH则高于Al³⁺。这为Fe²⁺存在时优先沉淀Al³⁺提供了理论依据。值得注意的是，Fe(OH)₃和Al(OH)₃的优势区会随温度升高发生显著偏移...

结论

本研究开创性地提出以廉价Ca(H₂PO₄)₂为磷源，通过CaO预中和-缓释中和-铁粉沉淀除Al/Ti的三步法，从TWWA中制备电池级FePO₄。热力学计算证实了工艺可行性，深度除杂阶段Al/Ti去除率分别达99.78%和98.44%，且铁损失率仅5.52%。

CRediT作者贡献声明

邱再荣：文稿撰写/可视化/实验设计；周康根：方法学指导；彭长宏：项目管理/方法学；雷清元等：数据验证；陈伟（通讯作者）：基金支持/概念提出。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响研究结果的财务或个人关系。

致谢

感谢广西重点研发计划(GUIKE AB24010018)和湖南省科技创新计划(2023RC3039)的资助。

（注：翻译部分已按要求保留专业术语标注和上下标格式，省略了文献引用标识）