磷酸铁：6种不同工艺的详细生产流程！

磷酸铁指标是：稳定性（电池稳定性）>铁磷比（电池容量）>微观结构（电池高压实）>比表面积，其次才考虑的是成本，最后考虑的才是产能。磷酸铁稳定性差，即使成本再低，产能再大，也是没用的，市场需要的是电池的稳定性。

目前磷酸铁生产工艺主要有钠法、铵法、铁粉、肥料磷酸、氧化铁红、磷酸氢钙6种工艺。

当下较主流的磷酸铁生产路线为

铵法又称工铵法（硫酸亚铁+磷酸一铵）和钠法又称磷酸法（磷酸+液碱+硫酸亚铁），它们主要由亚铁路线的磷酸铁制备过程中需要氨水或氢氧化钠调节 pH 值，按照使用 pH 值调节剂的不同分为钠法和铵法，前者使用氢氧化钠，后者使用氨水：

（1）铵法是硫酸亚铁溶液与磷酸一铵反应，经沉淀过滤后再用氨水中和过量的酸得到磷酸铁。（代表企业云天化、川恒股份）

（2）钠法是硫酸亚铁用磷酸酸化后与过氧化氢反应，生成磷酸二氢铁，再用氢氧化钠溶液调节 pH 值为2左右，生成磷酸铁。

（3）除了铵法和钠法工艺主流外，还有一种工艺路线去年比较火热（因为去年磷酸4000元/吨左右，铁粉也便宜，但今年磷酸价格为12000，成本提高做的就少了），它就是磷酸+铁粉工艺路线，虽然原材料价格较高，但其废产物主要为氢气排放，废水少、环保压力小，目前磷化工都想采用这条路线，随着后期安全环保压力的逐步加强，铁粉路线也或将成为一项主流工艺。

从产品稳定性角度分析，铵法、钠法做对比，产品稳定性都还好，目前磷酸+铁粉法路线稳定性相对差一些。比如做刀片电池，钠法路线压实能做到2.6，压实比较高，但低温性会差一些；用铵法路线性能会相对更均衡，压实和容量会更加平衡，冬天低温性更好，容量尚可，压实能做到2.5。

从成本角度分析，铵法成本最低，其中铵法可以把副产的硫酸铵外售，还可以降低成本，磷酸铁单耗0.75吨工业一铵，目前相比钠法（磷酸法）路线一吨便宜6000-7000元/吨（钠法代表企业安纳达、湖南裕能，生产一吨磷酸铁需要0.88吨磷酸，磷酸价格为12000），成本方面铵法比钠法具有成本优势。

从折旧角度分析，铵法比钠法路线单吨投资额更小。马里克找了些数据：1万吨磷酸铁的投资额在 0.5-1.0 亿元，以10年折旧为期限，单吨磷酸铁的折旧费用在500-1000元，所以上次计算磷酸铁单吨利润时，马里克没有考虑折旧，因为成本大头在原材料上。

从投资和收益角度分析，当下不少磷化工企业在走铵法工艺路线的同时还会做配套的净化磷酸项目。首先，因为当下净化磷酸利润很高，若磷酸铁行情不好，就卖净化磷酸，例如磷酸是5000元/吨，都能赚1000-1500，那现在磷酸在12000，你算算利润是多少？其次是环保方面考虑，大部分磷化工企业希望后续可以走净化磷酸+铁粉法工艺路线，因为铵法工艺生产1万吨磷酸铁需投放价值1200万的环保设备，需要把硫酸铵蒸出来。那么上50万吨就需要配套7-8亿的环保设备，代价太大了，而走净化磷酸+铁粉法路线，就没有这项开支，环保压力也小。

磷酸铁的合成方式分类主要有：沉淀法、水热法、溶胶凝胶法、空气氧化法、控制结晶法等。

目前合成磷酸铁的主要方法为沉淀法，沉淀法制备磷酸铁具有设备要求低、成本较低等优点，通过控制反应条件可以制得较理想的电池级磷酸铁，易实现大规模工业化生产。而水热法、溶胶凝胶法、空气氧化法、控制结晶法由于自身或合成过程产生的一些缺点而都难以工业生产。

反应釜：磷酸铁生产流程：原料准备（比如硫酸亚铁原料先进行除杂），然后进入反应釜反应，反应结束以后洗杂质，然后闪蒸干燥，烧结，粉碎再进行包装。整个磷酸铁产线的核心装置是反应釜，反应釜规划大小影响投产进度，合理的反应釜大小应该在40-50立方，40-50立方的反应釜对应磷酸铁的年产能大概是1-1.2万吨，如果年产能要50万吨，需要40-50条线。

目前好多化工企业转型磷酸铁，运用大化工思维一上来就上100+立方的反应釜（因为磷化工一直用这样的大釜），反应釜规划体积大，产品均一性不够，对于电池而言稳定性是最重要的。目前磷酸铁企业，最大月产量也就4000多吨，这是由反应釜决定的，合理的反应釜在50立方，100立方的产品均一性和稳定性不高（兴发和龙佰在做）。

环评、能评：大家一直谈论磷酸铁产能环评的问题，其实环评今年相对平滑的，主要是能评较严。例如，安纳达和裕能合作的5万吨磷酸铁，中核钛白规划的50万吨磷酸铁，能评都迟迟无法批复。

磷酸铁锂的性能99%由磷酸铁决定，磷酸铁产品和磷酸铁锂企业的对接一般在半年左右，对接指标都是磷酸铁企业定的，所以磷酸铁锂电池赛道，磷酸铁具有议价权。

三种磷酸铁生产工艺：

工业一铵+硫酸亚铁法（企业：雅城，万润，天赐）：成本（按工铵/磷酸均对外采购计算比较）最低，目前相比磷酸+液碱法一吨便宜2000多元。磷酸铁单耗0.75吨工业一铵，因为磷铵是农业必需品，国家对价格有控制。相对来讲环保压力较大，产生的硫酸铵需蒸出，1万吨磷酸铁生产需投放价值1200万的环保设备。

磷酸+液碱/氨水+硫酸亚铁（企业：安纳达，湖南裕能）：生产一吨磷酸铁需要0.88吨

磷酸（去年磷酸从5000多涨到1万6）。都用湿法酸，不用热法酸。

磷酸+铁粉（企业：光华科技，彩客）：不是主流，但是目前磷化工都想采用这条路线，废水少，环保压力小。

e. 产品质量评价核心指标：稳定性以及微观结构是否适合做高压实，各工艺路线生产的产品质量逐渐趋同。

f. 磷酸铁生产流程：原料准备（比如硫酸亚铁原料先进行除杂），然后进入反应釜反应，反应结束以后洗杂质，然后闪蒸干燥，烧结，粉碎再进行包装。核心在于反应釜。

反应釜规划体积大，产品均一性不够？

是的，举一个例子：三元前驱体也是共沉淀的，磷酸铁也是共沉淀的，且同时包括从二价到三价的氧化过程，从我的经验来说磷酸铁甚至比三元产品控制更难一些。但是三元没有用什么大反应釜的，主流还是十几个立方、没有超过30立方的，这是因为三元前期投资太大、价格高，100+立方反应釜一投进去，失败以后五百万打水漂。而做磷化工的一上来就上100+立方的反应釜，因为之前磷化工都是这样的大釜，大家还是以大化工的思路做其实并不合理。大釜就是难控制，这里面加料、搅拌都涉及到均一性、稳定性很难控制

磷酸铁、碳酸锂、糖，做为制作磷酸铁锂材料的三大主材，一直发挥着很重要的作用。而FP做为磷源和铁源，更是重中之重。不信你可以去看看，但凡NB的正极粉末厂，他们的FP的技术一定是握在自己的手里的。此话如有得罪，还请过路看官谅解。

1. 铁源

说起这个铁源，行业内主要有两种思路。一种是外购硫酸亚铁，也就是钛白粉（没错，就是那个防晒霜的主要成分）的附产物，浅绿色的粉末；另一种则是外购铁粉或者氧化铁皮，加入硫酸合成硫酸亚铁。此两种都是为了获得这个硫酸亚铁，至于哪种更好，要根据实际情况。外购的硫酸亚铁，因为是钛白粉的副产物，所有可能会钛杂质超标；而铁皮相对于铁粉，Mn等杂质含量又稍微高一些；杂质含量最低的，是铁粉和硫酸生成硫酸亚铁，这样可减少副产物盐的生成，最大的问题是现在面临环保压力，铁粉外购成本较大。成本最低的则是外购硫酸亚铁了。如下图，绿色的硫酸亚铁，实际车间使用的可没有这么晶莹剔透，还混入有很多其他color的杂质。

2.预溶解

把硫酸亚铁和去离子水以及磷酸混到一块搅拌，通过除杂，如果是外购硫酸亚铁，则需要把钛泥给絮凝出来，铁粉or铁皮加硫酸则不需要，本身杂质含量较低，可进行下一步。

3.氧化沉淀or合成

把刚才预溶解除杂的硫酸亚铁溶液加双氧水和氨水，进行氧化沉淀，得到我们需要的铁液母液。通过添加的东西我们知道，其中的杂质，还有硫酸铵盐需要提出来。这里我们需要注意一下，老式的做法是这样，现在很多地方出于环保和工艺的优化，并不会使用氨水，在前面就是硫酸亚铁预溶解，加足量的磷酸和双氧水，到这里形成铁液母液，然后需要调节PH值，而现在则是通过添加碱液来实现，少有添加氨水的了。因为只要你这里有氨水的添加，那么你需要把硫酸铵盐提出来，还需要处理有氨的废水的系统，后面生产LFP时候，烧结也会有氨气产生，稍微不注意，环保就过不了。您肯定会问，既然有碱性液体可以用来调节PH值，那为什么还要用氨水？好问题，化学就是这么神奇，讨厌的东西，并不是那么一无是处，往往有些产品的合成你就离不开他。

4.板框压滤or一洗

把刚才的经过氧化沉淀的液固混合体进行压滤，用的最多的就是板框压滤机了，我们也叫一洗，提取里面的母液，去除里面的杂质。过程可能需要进行二次打浆，确保杂质控制到我们想要的标准。洗涤的终点，则主要是以电导率或者PH值为终点，这也是我们管控的关键控制点。如下图，这是板框压滤机，这是卧室的，还有立式的。

5.高温陈化or熟化

把刚才的母液放到高温熟化罐进行陈化。在之前反应的晶体结构可能不对，需要重新结晶，一部分重整，一部分转化，整个体积变小。

6.板框压滤or二洗

把刚才熟化的母液进行压滤，压滤过程中不断的加去离子水，得到料饼，这时候，基本上FP就已经形成了，同样，洗涤的终点是电导率和PH值。杂质含量控制到我们想要的标准，即可进行下一个步骤。如下图，立式的板框压滤机大致这样，实际还有进水口和出水口，便于洗涤，最终出来的料饼通过皮带线传送到闪蒸干燥机。

7.干燥

刚才的料饼通过线体运输到干燥工序，比较常用的是闪蒸干燥和回转炉（或者辊道窑）配合去游离水和结晶水。达到我们的水分要求，这里的加热温度和速率是控制的主要方面。

如下图：闪蒸干燥机，原理很简单，糊状的料饼通过皮带线运送到高出，下面吹出超过100℃的热风，瞬间把水分脱去，干燥的粉末则储存在料斗里。