[发明专利]一种由电解锰渣制备锰酸锂正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学电源材料制备技术领域，尤其涉及一种由电解锰渣制备锰酸锂正极材料的方法。

背景技术

电解锰渣，是在碳酸锰矿粉中加入硫酸溶液电解生产二氧化锰的滤渣，其排放量相当大，每生产1t电解锰粉所排放的酸浸废渣量约为5～6t。酸浸的电解锰渣颗粒细小，且含有一定量的有害元素，任其排放将严重污染环境；且电解锰渣存放需要大量专用场地，增加了企业土地征用和场地处置等费用，增加了生产成本，消耗了土地资源，且长期的储存造成严重的环境污染。

但是，电解锰渣是中仍然含有较高含量的锰，因此电解锰渣是一种含锰的资源，但现有技术对于废弃的锰渣的利用率较低，造成了极大的资源浪费。因此如何对电解锰渣综合利用，已引起国内外广泛的重视。

目前电解锰矿的废弃电解锰渣最广泛的用途就是将利用锰渣粉磨制备水泥及混凝土，工艺比较成熟，也有人利用电解锰渣制取锰化肥，取得了一定的效果。但利用率低，附加值小，造成资源的浪费。

因此，如何开发一种电解锰矿的废弃电解锰渣的二次利用，是本领域一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种由电解锰渣制备锰酸锂正极材料的方法，所述方法利用电解锰矿的废弃电解锰渣中含有的锰元素制备锰酸锂正极材料，实现了废弃锰渣的二次利用，提高了锰渣的利用率，解决了锰渣对环境的污染问题。

本发明通过如下技术方案实现：

一种由电解锰渣制备锰酸锂正极材料的方法，包括如下步骤：

（1）酸浸电解锰渣，提取二氧化锰作为锰源；

（2）将所得锰源与锂源混合，进行高温固相法反应，制备锰酸锂正极材料。

本发明所述电解锰渣为电解锰矿提取二氧化锰后的废弃电解锰渣。

优选地，所述电解锰渣主要含有二氧化锰、碳酸锰、可溶性盐类以及金属氧化物，所述金属氧化物的金属选自铁、镁、钙或铝中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述电解锰渣中，锰元素占电解锰渣质量的3～5%，例如3.1%、3.6%、3.9%、4.4%、4.8%等，其中，以二氧化锰形式存在的锰元素占电解锰渣中锰元素总含量的50%以上，如51%、54%、63%、70%、77%等。

本发明步骤（1）所述酸浸为利用稀硝酸浸泡电解锰渣，过滤得到滤渣即为二氧化锰；

优选地，所述稀硝酸的浓度为0.5～4mol/L，例如0.8mol/L、1.4mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3.1mol/L、3.6mol/L、3.9mol/L等，优选1～3mol/L。

本发明步骤（1）所述酸浸电解锰渣的过程包括如下步骤：

（1a）粗选：取电解锰渣，加入水，过滤除去可溶性盐类；

（1b）提取二氧化锰：在步骤（1）过滤后的滤渣中加入稀硝酸，静置，过滤，得到含有二氧化锰的滤渣；

（1c）洗涤与烘干：将步骤（2）得到的含有二氧化锰的滤渣用水洗涤至pH值中性，烘干后即得二氧化锰。

其中，步骤（1a）所述水的添加量为电解锰渣质量的5～10倍，例如6倍、7倍、8倍、9倍等，优选6～8倍。

优选地，步骤（1b）所述稀硝酸的添加量为滤渣质量的2～5倍，例如2.2倍、2.7倍、3.2倍、3.7倍、4倍、4.3倍、4.8倍等，优选2～4倍。

优选地，步骤（1b）所述静置的时间为0.5h～3h，例如0.6h、0.8h、1.2h、1.6h、1.8h、2.3h、2.6h、2.9h等，优选1～2h。

本发明所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂、氯化锂中的任意1种或至少2种的组合，所述组合例如碳酸锂和氢氧化锂的组合，草酸锂和氯化锂的组合，草酸锂和醋酸锂的组合，碳酸锂、氢氧化锂和氯化锂的组合等。

本发明步骤（2）所述高温固相法反应中，锂源和锰源按照锂元素和锰元素摩尔比为1:2的比例混合。

本发明所述高温固相法反应的温度为700～850℃，例如702℃、715℃、735℃、750℃、768℃、789℃、806℃、815℃、835℃、845℃、848℃等，反应时间为15～25h，例如16h、17h、19h、21h、22h、24h等。

优选地，所述高温固相法反应的温度为750～800℃，反应时间为18～22h。

作为优选技术方案，由电解锰渣制备锰酸锂正极材料的方法，包括如下步骤：

（1a）粗选：取电解锰渣，加入电解锰渣质量5～10倍的水，过滤除去可溶性盐类；