[发明专利]一种电池级高纯硫酸锰的生产方法

说明书

本发明属于化工生产技术领域，公开了一种电池级高纯硫酸锰的生产方法，采用化学沉淀法去除硫酸锰的杂质，第一步加入铁盐，通过生成黄钾铁矾、黄钠铁钒去除钾钠杂质，同时通过加入硫化剂去除重金属离子；第二步加入氟化剂通过生成氟化钙、氟化镁沉淀去除钙镁杂质；第三步浓缩结晶后得到高氟硫酸锰晶体；第四步通过在高氟硫酸锰加入除氟剂去除氟离子，再过滤得到高纯硫酸锰清液；第五步将高纯硫酸锰清液浓缩结晶烘干后得到高纯硫酸锰晶体。本发明生产出高纯度硫酸锰，生产过程由于加入了适量化学试剂来除杂，操作方便，质量的可控性和重现性高，产品质量有保证。

技术领域

本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种电池级高纯硫酸锰的生产方法。

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、饲料级或精品级三种级别的硫酸锰产品，用于化肥、饲料、油漆、农药等领域。近年来，随着国内外新能源锰酸锂电池技术的发展，以高纯硫酸锰为原料生产锰酸锂或三元锂越来越受到重视，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，每年产量约15万吨。因此，海外电池厂商希望在中国寻找高纯的硫酸锰材料，用于开发新能源锂电池。电池级高纯硫酸锰的产品规格要求如下Mn32.0％MIN，Fe:0.0010％MAX，K:0.01％MAX，Na:0.01％MAX，Co0.005％MAX，Zn:0.001％MAX，Ca:0.01％MAX，Mg:0.01％MAX，Ni:0.005％MAX.

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，产品主含量低(MnSO₄·H₂O在97％和99％之间)、杂质含量高(钙镁含量都在1200ppm以上，钾钠含量各约600ppm)，远远无法达到以上高纯硫酸锰技术指标要求。因此，从原矿粉出发，要期望能够制得符合高纯指标要求的产品，需要从净化钙镁和钾钠技术上取得突破和改进。现有技术中净化钙镁和钾钠主要通过沉淀或者多次重结晶得到合格产品，这些方法需要严格控制反应温度及PH值值，同时需要消耗大量高纯度的除杂药剂或者需要大量的热能，不利于降低生产成本。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种电池级高纯硫酸锰的生产方法，通过化学试剂来除杂，操作方便，产品质量有保证，得到的高纯度硫酸锰可作为电池工业原料。

本发明所采用的技术方案为：一种电池级高纯硫酸锰的生产方法，包括以下步骤：

a.配制硫酸锰水溶液，调节硫酸锰水溶液的pH值为1.5±0.5，加热溶液至90℃以上，并加入铁盐和硫化剂，搅拌1-2h后过滤，得到滤液A；

b.将步骤a得到的滤液A加热至95℃以上，调节溶液的pH值为5±0.5，加入氟化剂，使溶液中钙离子和镁离子的浓度均达到50g/L以下，然后过滤，得到滤液B；

c.将步骤b得到的滤液B通过加热浓缩、结晶、离心脱水、干燥后得到高氟硫酸锰；

d.用去离子水溶解步骤c得到的高氟硫酸锰，并加热溶液至95℃以上，加入除氟剂，使硫酸锰浓度中氟离子的浓度达到50ppm以下，然后过滤，得到滤液C；

e.将步骤d得到的滤液C通过加热浓缩、结晶、离心脱水、干燥后得到高纯度硫酸锰。

作为优选方式，步骤a中，铁盐为硫酸铁。

作为优选方式，步骤a中，配制的硫酸锰水溶液的浓度为300-400g/L。

作为优选方式，步骤c中，将滤液B加热浓缩至硫酸锰的浓度达到700g/L以上。