围绕磷化渣制备锂离子电池正极材料LiFeP04工艺的开发,重点探索了各单元过程中目标组分迁移行为及其控制的相关规律,以期为多元、复杂冶金固废资源化、材料化利用理论体系的逐步的构建,提供研究支撑。利用磷化渣的组成及其非晶态特性,提出选择性物相重构方法,通过控制适度高温,使非晶态渣中磷酸铁率先晶化而富集、纯化,同时实现渣中有用杂质组分在晶态磷酸铁中的原位共掺杂,多余杂质则被拒在磷酸铁晶相之外而被分离。后续采用FeCl3溶液置换浸出,并通过pH值的合理控制,将溶液中有用的Zn2+、Mn2+以共沉淀形式包覆于原有磷酸铁上,实现了磷化渣的高效利用。再将产物通过配锂调质、碳热还原,最终制备出复合包覆的LiFeP04。据此,重点探讨了目标及掺杂组分在物相重构、浸出过程的迁移行为、规律,由此得到渣中磷酸铁物相重构的合理掺杂及其选择性富集、晶化析出的热力学条件。研究测定了非晶态磷酸铁结晶相变的△HT,P、以及晶态磷酸铁的ST,P、CP。作为比较,同时研究了非晶态磷化渣直接酸浸除杂得到磷酸铁,进而制备出多元掺杂LiFeP04的工艺,并研究了非晶态渣、物相重构渣杂质组分选择性浸出的热力学、动力学行为。实验研究将TG-DSC与XRD结合,以探明磷化渣选择性物相重构适宜的温度范围及其等温结晶行为。通过XRD精修对各等温结晶样品中各走向组分做定性、定量分析,获得磷酸铁组分选择性结晶析出的规律;用热分析标样法,测定出晶态磷酸铁及其相转变的部分热力学参数。并由此分别进行非晶渣、晶化渣中杂质组分盐酸浸出的热力学计算。研究发现:1)磷化渣升温过程中,磷酸铁组分会率先结晶,磷酸铁选择性结晶伴随合理掺杂的适宜温度范围为853.15K～863.15K;2)渣中磷酸铁结晶反应进度Xt与温度T(853.15K～863.15K)、时间r(min)的关系为:Xt = 1-exp-exp(216.47-1.88×105/T)t2]3)目标组分富集率Er与温度T(853.15K～863.15K)之间的经验关系式为:Er = 111.37-exp(72.42-T/12.37)4)物相重构过程中,各杂质组元间按比迁移至晶相FeP04,掺杂固溶量的上限分别为:Zn≤10.2%、Mn≤0.47%、Ca≤1.41%(mol%);5)测定得到非晶态FePO4转变为晶态的△HT,P:△HT,P =-178.17(J·mol-1)晶态 FePO4的ST,P:ST,P= 97.88(J·mol-1·K-1)晶态FeP04的CP:CP =-6698.4-27.14T + 0.0077T2 + 823.21T1/2(313K～373K)6)磷化渣物相重构预处理可明显提高杂质组分浸出速率,使浸出反应表观活化能降低约2～7 kJ·mol-1。7)利用磷化渣制备两种类型磷酸铁锂的工艺路线分别为:(ⅰ)磷化渣浸出、除杂,配锂调质、碳热还原,短流程制备出伴有适宜掺杂的多元掺杂型LiFePO4;(ⅱ)磷化渣经物相重构预处理,然后由FeCl3溶液置换浸出杂质组分金属离子,并使杂质组分中PO43-以FePO4形式沉淀再利用,通过Zn、Mn氧化物临界共沉淀包覆,得到适宜包覆量的FePO4@MeO,再经配锂调质,碳热还原即得复合包覆LiFePO4@MeO-C。基于上述,所提出的通过物相重构,实现目标组分选择性结晶纯化与掺杂迁移量控制的学术思想及其研究结果,是本论文的理论创新工作;所开发出利用磷化渣制备磷酸铁锂的新工艺(获授权发明专利),属于本研究的技术创新;所测定的非晶态磷酸铁结晶相变的△HT,P、以及晶态磷酸铁的ST,P、CP,则填补了该热的力学数据的空白。从而,本研究为利用磷化渣制备磷酸铁锂开辟了一条新的途径,与之相应的基础研究为冶金固废高效利用理论体系的构建提供了相应可资借鉴的研究结果。