[发明专利]低品位锰矿高压结晶法制备电池级高纯硫酸锰有效
申请号: | 201310378932.5 | 申请日: | 2013-08-27 |
公开(公告)号: | CN103496746A | 公开(公告)日: | 2014-01-08 |
发明(设计)人: | 袁明亮;李康;刘金华 | 申请(专利权)人: | 中南大学;广西远辰锰业有限公司 |
主分类号: | C01G45/10 | 分类号: | C01G45/10 |
代理公司: | 广州凯东知识产权代理有限公司 44259 | 代理人: | 姚迎新 |
地址: | 410000*** | 国省代码: | 湖南;43 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 品位 锰矿 高压 结晶 法制 电池 高纯 硫酸锰 | ||
技术领域
本发明涉及一种制备电池级硫酸锰的方法,具体为利用低品位锰矿采用高压结晶法制备电池级高纯硫酸锰。
背景技术
高纯硫酸锰相比普通硫酸锰,是一种技术含量较高、生产过程控制非常严格的一种高附加值锰深加工产品,其用途主要有三个领域:工业领域、食品医药行业和能源领域。高纯硫酸锰除了在普通工业领域、食品医药行业有部分使用外,其主要是大量用作镍钴锰酸锂和锰酸锂的原料,作为动力电池的正极材料的镍钴锰酸锂和锰酸锂已被广泛应用于汽车的动力电池的生产,目前,几乎每个国内汽车生产企业都在试制、有的如比亚迪已经推出了自己的电动汽车,电动力汽车是未来几十年国际国内汽车行业的主要发展方向,而汽车生产企业专门从国外购买大量的普通硫酸锰,然后对其精细提纯得到高纯硫酸锰,过程麻烦,且成本很高。目前生产硫酸锰晶体的方法有:1、常压蒸浓法,通过加热溶液使溶剂不断蒸发来达到浓缩结晶硫酸锰,但该方法在常压下进行,需要蒸出大量的水,消耗大量能量;2、浓硫酸盐析法,在硫酸存在时,硫酸锰的溶解度显著下降,主要是由于SO42-的同离子效应,导致固相中会有硫酸锰晶体析出,但该方法的缺点在于要消耗大量的硫酸,而且对设备的腐蚀大。这些方法一般需以品味较高的锰矿为原料,但随着高品位锰矿枯竭殆尽,面对低品位锰矿这些制备硫酸锰的方法就显的效果不佳,缺点不少,大大增加了成本。
发明内容
针对上述现有技术的缺点,本发明提供一种利用低品位锰矿制备高纯度高质量电池级硫酸锰的方法。
本发明解决上述技术问题采用以下技术方案:一种低品位锰矿高压结晶法制备电池级高纯硫酸锰的方法,包括下列步骤:
(1)将低品位软锰矿和硫铁矿分别球磨成粉粒;
(2)配制一定浓度的硫酸锰溶液,将其与所述软锰矿粉粒混合得到初步矿浆;
(3)将所述初步矿浆、浓硫酸和硫铁矿粉粒按比例混合、加热、搅拌、浸锰后得到含硫酸锰矿浆;
(4)向所述含硫酸锰矿浆中加入中和剂调pH值;
(5)向中和后的含硫酸锰矿浆中加入硫化钡,反应一段时间后进行压滤,得到含硫酸锰溶液;硫化钡对重金属离子例如锌和砷具有良好的除杂效果;
(6)向所述含硫酸锰溶液中加入福美钠,反应一段时间后进行过滤,得到纯硫酸锰溶液;福美钠对重金属离子例如镍和钴具有良好的除杂效果;
(7)将所述纯硫酸锰溶液加热加压搅拌,并排出上清液得到含粗颗粒硫酸锰晶体溶液,上清液返回参与所述初步矿浆的配料;
(8)将所述含粗颗粒硫酸锰晶体溶液在常温下进行静置沉淀,然后过滤得到高浓度硫酸锰溶液;
(9)将所述高浓度硫酸锰溶液放入高压釜中进行水热反应,并向高压釜中通入高温蒸汽,高温高压下进行析晶,析晶结束后排出上清液,得到含硫酸锰晶体的晶浆,上清液返回参与所述初步矿浆的配料;
(10)将所述晶浆进行分离,分别得到高纯硫酸锰晶体和母液,母液返回参与浸锰,有利于提高锰的浸出率;
(11)将所述晶体干燥粉碎,得到电池级高纯硫酸锰。
作为优选,步骤(1)中所述粉粒的粒径为0.01mm~0.05mm,反应时充分接触有利于浸锰。
作为优选,步骤(2)中所述配制的硫酸锰浓度为60g/L~80 g/L,提高锰的浸出率。
作为优选,步骤(3)中按质量比初步矿浆:浓硫酸:硫铁矿=1:(0.2~0.3):(0.1~0.15),浸锰的时间为180min,加热温度为75℃~85℃,这样的配比、浸锰时间和加热温度可以获得很好的浸出结果。
作为优选,步骤(4)中所述中和剂为碳酸锰矿粉,中和后的矿浆pH值为5.8~6.5,使得矿浆中三价铁离子以氢氧化铁的形式沉淀下来,从而达到除铁的目的,也使得矿浆的过滤性能得到改善,利于后续矿浆的压滤操作;碳酸锰矿粉作为矿浆中和剂,其优点为:一方面,碳酸锰粉不会赌塞滤布,不会对压滤过程产生阻力,另一方面,碳酸锰中和矿浆的原理是碳酸锰和残酸发生反应,消耗残酸,提高矿浆pH,其反应的产物为硫酸锰,这些额外的硫酸锰进入溶液,可以提高硫酸锰的浓度。
作为优选,步骤(6)中加入福美钠后再加入高锰酸钾和活性碳,对溶液中砷等重金属的除杂和沉淀。
作为优选,步骤(7)中加热温度为100℃~110℃,加压为1.0Mpa,有利于硫酸锰溶液的预浓缩。
作为优选,步骤(8)中静置陈化的时间为25~30小时,这样可得到浓度较高的硫酸锰溶液。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中南大学;广西远辰锰业有限公司,未经中南大学;广西远辰锰业有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201310378932.5/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。