[发明专利]一种高纯二氧化锰的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高纯二氧化锰的制备方法。尤其涉及一种用软锰矿制备二氧化锰的方法。

背景技术

二氧化锰是锂电池的正极材料，我国是人口大国，锂电池的用量居世界之首。因此，电池级二氧化锰的有着巨大的市场需求。市售二氧化锰主要有天然二氧化锰和人工合成二氧化锰。因开采年度久远，天然二氧化锰资源已近枯竭；市售二氧化锰主要以电解法和化学法制备的，化学法生产的二氧化锰以生产周期短，产品质量高越来越受到人们的喜爱。

锰酸锂二次电池，对二氧化锰中的钾、钠等离子含量要求极高。本发明人致力于开发低钾、钠的二氧化锰，以为锂电池提供质优的原料。

中国专利201010183376.2介绍了制备低钠电解二氧化锰的方法。该方法先将电解二氧化锰破碎，然后再用氢氧化锂或碳酸锂中和，用水反复漂洗的方法。所得二氧化锰产品的钾、钠量合量之和约480微克/克左右。目前，还没有利用软锰矿生产低钾、钠二氧化锰的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用软锰矿制备高纯二氧化锰的方法。

本发明的技术方案是：一种高纯硫酸锰的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将软锰矿粉与煤粉按一定的比例混合，800℃-900℃煅烧。

第二步，按理论需酸量加入质量浓度为50％的硫酸，75℃-85℃，1.5大气压搅拌反应，反应完毕，冷却至室温，过滤后得到含有硫酸锰的滤液。

第三步，浓缩滤液，至滤液中硫酸锰浓度在215g/L-235g/L范围，10℃-20℃静置，过滤后得到滤液；本步骤的目的是通过调整锰盐的浓度，去除溶液中的钙、镁离子和重金属离子。

第四步，测定滤液中的钾、钠、铁含量，控制溶液中铁离子的摩尔数与钾、钠的摩尔数之和的比为3.01-3.06:1，如果达不到的话，加硫酸亚铁补充。

第五步，浓缩滤液，至滤液中硫酸锰浓度在285g/L-300g/L范围，用氨水调整滤液pH值在4-5.3范围，10℃-15℃静置12-20小时，过滤后得到滤液。

第四步和第五步的目的是通过调整溶液的酸度和锰盐的浓度，让钾钠以黄钾铁矾、黄钠铁矾的形式沉淀。本发明技术方案合理的除掉了溶液中的K、Na等杂质离子，反应方程式如下：

3Fe₂(SO₄)₃+12H₂O+K₂SO₄＝K₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄，

3Fe₂(SO₄)₃+12H₂O+Na₂SO₄＝Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄。

第六步，测定第五步滤液中的铁含量，用锰粉还原除铁，加理论需要重量1.05倍的锰粉，40℃恒温3小时反应，冷却至室温后，过滤后得到滤液。

第七步，向滤液中加入氨水，调整至溶液pH值在7.0-7.5范围，得到氢氧化锰沉淀，过滤，洗涤，将沉淀物于160℃焙烧，得到二氧化锰粉体。

本发明优选的技术方案是，第一步将软锰矿粉与煤粉的质量比为100:16-20。

本发明优选的技术方案是，第一步将软锰矿粉与煤粉的质量比为100:18。

本发明优选的技术方案是，第三步调整滤液中硫酸锰浓度约220g/L，15℃静置。

本发明优选的技术方案是，第四步溶液中铁离子的摩尔数与钾、钠的摩尔数之和的比为3.02-3.04:1。

本发明优选的技术方案是，第四步溶液中铁离子的摩尔数与钾、钠的摩尔数之和的比为3.02:1。

本发明优选的技术方案是，第四步溶液中铁离子的摩尔数与钾、钠的摩尔数之和的比为3.03:1。

本发明优选的技术方案是，第五步滤液用氨水调整pH为5，10-15℃静置15小时。