[发明专利]以高铁锰矿为原料生产电池级高纯硫酸锰的方法

说明书

本发明公开了一种以高铁锰矿为原料生产电池级高纯硫酸锰的方法。包括如下步骤：将高铁锰矿粉、还原剂碳粉按比例混合后投入还原转窑中，将高铁锰矿中的大部分MnO₂还原成MnO；在还原产物中加入硫酸、水和硫酸锰溶液进行化合浸出反应，调整固液比，使浸出液中MnSO₄的浓度接近饱和浓度；向浸出液中加入适量高铁锰矿粉使浸出液中的Fe²⁺氧化生成为Fe³⁺，K⁺、Na⁺离子与Fe³⁺离子形成络合沉淀物；调节pH、去除K、Na、Al、Si、Fe杂质，去除重金属；滤液重结晶去除Ca、Mg杂质；澄清液经过滤、浓缩、结晶、脱水、干燥得到高纯硫酸锰产品。本发明提供的以高铁锰矿为原料生产电池级高纯硫酸锰的方法，除杂工艺中无需引入其他成分的物质，产品杂质含量低，生产能耗低。

技术领域

本发明涉及高纯硫酸锰生产技术领域，特别涉及一种以高铁锰矿为原料生产电池级高纯硫酸锰的方法。

背景技术

硫酸锰是一种传统的锰盐产品，用途十分广泛。目前，国内硫酸锰生产工艺，主要以软锰矿为原料，分碳火法还原和湿法还原(硫铁矿、硫酸亚铁或钛白废酸等还原剂)酸浸两种还原浸出工艺技术，然后再进行简单的氧化-水解除铁、硫化除重金属，过滤、静置沉淀，溶液结晶、离心脱水烘干，得到工业级、饲料级硫酸锰产品，用于化肥、饲料、油漆、农药等领域。

近年来，随着新能源锂电池技术的发展，以高纯硫酸锰为原料生产锂电池三元正极材料越来越受到重视，工艺技术也越来越成熟。而国外出于环境保护、成本消耗等种种原因考虑，特别是欧美、日韩等发达国家，几乎没有硫酸锰生产；中国已成为世界上主要的硫酸锰生产国和供应国，每年产量30多万吨。因此，国内外外锂电池或其三元正极材料厂商都在寻找高纯的硫酸锰材料，用于开发新能源锂电池。

而国内硫酸锰生产工艺技术，无论是湿法还是火法，净化除杂技术都仅仅停留在氧化-水解除铁、硫化除重金属简单处理阶段，杂质含量高(钙镁含量都在1200ppm以上，钾钠含量各约600ppm)，无法达到高纯硫酸锰技术指标要求。

现有技术中，在除杂工艺方面，需要额外加入大量除杂剂，在系统中引入新的物质不仅将影响硫酸锰产品的纯度，同时会增加生产成本；另外，为了制备高纯指标要求的产品，需要在制备工艺中严格控制反应温度、反应物比例等条件，以提高转化率，从而提高锰矿的利用率，然而将导致硫酸锰生产能耗高。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷，发明一种新的硫酸锰生产工艺，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以高铁锰矿为原料生产电池级高纯硫酸锰的方法，能耗低，且生产的硫酸锰产品杂质含量低，能满足锂电池生产需求。为了解决上述问题，本发明提供了一种以高铁锰矿为原料生产高纯硫酸锰的方法，技术方案如下：

一种以高铁锰矿为原料生产电池级高纯硫酸锰的方法，包括如下步骤：

步骤S1：高铁锰矿还原，将高铁锰矿粉、还原剂碳粉按比例混合后投入还原转窑中，控制焙烧温度为600-900℃,将高铁锰矿中的大部分MnO₂还原成MnO；

步骤S2：化合浸出制备高浓度硫酸锰浸出液，步骤S1的还原产物与硫酸、水及一定浓度的硫酸锰溶液混合并在80-110℃条件下进行化合浸出反应，通过调整固液比，使浸出液中MnSO₄的浓度接近饱和浓度；

步骤S3：浸出液中Fe²⁺氧化及K⁺、Na⁺离子络合物的形成，控制浸出液的pH值为1.5-4.5，向浸出液中加入适量高铁锰矿粉使浸出液中的Fe²⁺氧化生成为Fe³⁺，浸出液中的K⁺、Na⁺离子与Fe³⁺离子形成络合沉淀物；