[发明专利]低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法

说明书

本发明公开了一种低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法，将锰矿浸出的硫酸锰溶液调整酸度至pH值为0‑10，然后与有机溶剂直接混合，在室温至60度条件下不断机械搅拌或震荡使硫酸锰晶体快速析出，静置过滤烘干，得到高纯硫酸锰晶体。该法为改进的萃取法，系以有机溶剂为萃取剂，利用低温结晶技术去除硫酸锰溶液中钙镁离子，实际上是在低温条件下，利用钙镁离子与锰离子在有机溶液中溶解度的不同实现其分离，从而制备高纯硫酸锰晶体。应用本发明制备高纯硫酸锰晶体，简化了操作步骤，提高了生产效率，产品质量纯度高，而且大大降低了能耗、水耗、生产成本，生产过程绿色无污染利于保护环境，可以满足工业化生产需求，具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于硫酸锰制备技术领域，尤其涉及一种低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法。

背景技术

目前电动汽车以及电动摩托受到人们的推崇，因为电动汽车具备节能减排、低碳环保、方便等特点。而新能源电动汽车的关键点在于动力电池，动力电池的正极材料主要是三元电极材料。三元材料具有优异的电性能以及安全性，使其在动力电池正极材料中占比达到五成。制作镍锰钴三元电池正极材料不可或缺的一味主要材料是高纯硫酸锰，所以高纯硫酸锰在动力汽车发展历程中起着至关重要的作用。高纯硫酸锰的传统制备方法大体分为4种，分别是重结晶法、氟化物法、萃取法、电解金属法，传统方法的技术指标为：Mn≥32％、钙镁含量低于100ppm或50ppm；然而，因为这些生产工艺过于单一及产品纯度低、环境污染严重、生产成本高等一系列缺陷，所以高纯硫酸锰生产工艺的创新已然是迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耗能低、成本低、操作简、效率高且无污染的低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法，将锰矿浸出的硫酸锰溶液调整酸度至pH值为0-10，然后与有机溶剂直接混合，在室温至60度条件下不断机械搅拌或震荡使硫酸锰晶体快速析出，静置过滤烘干，得到高纯硫酸锰晶体。

上述低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法，包括以下步骤：

1在反应容器中加入锰矿浸出的硫酸锰溶液，再加入酸溶液调整酸度至pH值为0-10；

2接着加入有机溶剂，将混合溶液进行搅拌，待硫酸锰晶体析出完成后，室温静置；

3将析出的硫酸锰晶体从溶液中过滤分离出，滤液备用，硫酸锰晶体经烘箱干燥，即得高纯硫酸锰晶体。

上述低温结晶去除硫酸锰溶液中钙镁离子的方法，还包括以下步骤：

4将步骤3的滤液进行蒸馏使有机溶剂从中分离以便循环使用。

步骤1中硫酸锰溶液中锰的浓度为1.8-22.9g/100mL。

步骤1中酸溶液为盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、丙酸、酒石酸、草酸、苹果酸。

步骤2中有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、2-戊酮、苯丙酮。

步骤1中硫酸锰溶液与步骤2中有机溶剂的体积比为1:0.2-5。

步骤2中混合溶液的搅拌条件为：温度20-60℃，速度10-3000转/分钟，时间0.01-3小时，室温静置时间为0.1-24小时。

步骤3中干燥的条件为温度25-270℃，时间0.5-48小时。

高纯硫酸锰晶体中，MnSO₄·H₂O含量≥99％、Mn含量≥32％、钙镁含量低于30ppm。