一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：将低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸放入浸出罐中进行化学浸出，然后固液分离后，获得初级硫酸锰溶液；向初级硫酸锰溶液中加入二氧化锰，并调节溶液的pH值，然后再进行固液分离，获得次级硫酸锰溶液；向次级硫酸锰溶液中加入乙硫氮、氟化锰、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，搅拌一段时间，然后进行固液分离，得到纯净硫酸锰溶液；将纯净硫酸锰溶液置于结晶釜中进行浓缩结晶，然后再进行固液分离，得到湿硫酸锰半成品；将湿硫酸锰半成品进行烘干，得到电池级高纯硫酸锰。本发明专利技术工艺简单，易于操作，制取过程不需大量外加药剂，对环境不会带来二次污染，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池级硫酸锰的制备领域，具体为一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法。
技术介绍
硫酸锰是一种重要的基础化工原料，在化肥、涂料、催化剂、陶瓷、选矿等领域广泛使用。普通工业级纯度的硫酸锰产品或溶液即可满足上述领域的需求，但不能达到锂离子电池材料领域的使用要求，锰酸锂材料和镍钴锰多元素材料对硫酸锰的纯度要求甚高。锰酸锂和镍钴锰多元素材料是锂离子动力电池材料需求的核心方向，随着锂离子动力电池在新能源汽车的逐渐推广和应用，对电池级高纯硫酸锰的需求会爆发式增长，因此电池级高纯硫酸锰的制备和生产技术已成为锰冶金领域的研究热点。电池级高纯硫酸锰相比普通硫酸锰，是一种技术含量较高、生产过程控制非常严格的一种高附加值锰深加工产品，其用途主要有三个领域：工业领域、食品医药行业和能源领域。高纯硫酸锰除了在普通工业领域、食品医药行业有部分使用外，其主要是大量用作镍钴锰酸锂和锰酸锂的原料，作为动力电池的正极材料的镍钴锰酸锂和锰酸锂已被广泛应用于汽车的动力电池的生产，目前，几乎每个国内汽车生产企业都在试制、有的如比亚迪已经推出了自己的电动汽车，电动力汽车是未来几十年国际国内汽车行业的主要发展方向。目前，为了获得电池级高纯硫酸锰，一般是先获得普通的硫酸锰，然后进行除杂、提纯等工艺获得高纯硫酸锰。现在有很多汽车生产企业专门从国外购买大量的普通硫酸锰，然后对其精细提纯得到高纯硫酸锰，过程麻烦，且成本很高。获得粗制普通硫酸锰溶液属于湿法锰冶金领域的成熟技术，代表性的有二氧化硫浸出法、两矿还原酸浸出法、焙烧还原酸浸出法等，在锰矿浸出过程中，锰矿中含有的钾、钠、钙、镁、铁、钴、镍、铜、铅、锌、隔、钼等杂质被同步浸出到溶液中，必须将这些杂质深度去除才能得到高纯度的硫酸锰溶液。传统的硫酸锰溶液除杂方法主要有：(1)加入铁基药剂，通过生成黄钾铁矾、黄钠铁帆去除硫酸锰溶液中的钾、钠杂质。(2)采用氧化剂将二价铁氧化为三价铁再生成氢氧化铁沉淀去除铁。(3)采用加入各类硫化物生成相应的硫化物沉淀去除重金属，或采用加入金属锰粉置换去除重金属。(4)采用加入各类氟化物生成氟化钙、氟化镁沉淀去除钙镁。这些方法不但需要严格控制温度、pH值，消耗大量高纯度除杂药剂，还会引入一定的其他杂质，而且去除效果不显著。现有的这些方法一般需以品味较高的锰矿为原料，但随着高品位锰矿枯竭殆尽，面对低品位锰矿这些制备硫酸锰的方法就显的效果更不佳了，缺点更多，也大大增加了成本。
技术实现思路
针对上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种高效的、成本低的利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法。本专利技术解决上述技术问题采用以下技术方案：一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：（1）将低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸放入浸出罐中进行化学浸出，然后固液分离后，获得初级硫酸锰溶液；（2）向所述初级硫酸锰溶液中加入二氧化锰，并调节溶液的pH值，然后再进行固液分离，获得次级硫酸锰溶液；加入二氧化锰作为氧化除铁剂，将二价铁氧化为三价铁再生成氢氧化铁沉淀去除铁，除铁效果好；（3）向所述次级硫酸锰溶液中加入乙硫氮；（4）向步骤（3）得到的固液混合物中加入氟化锰；（5）向步骤（4）得到的固液混合物中加入聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，搅拌一段时间；加入聚丙烯酰胺和聚合氯化铝还可以有效地除掉溶液中残留的氟离子，保证产品中氟含量不超标；（6）将步骤（5）得到的固液混合物进行固液分离，得到纯净硫酸锰溶液；（7）将所述纯净硫酸锰溶液置于结晶釜中进行浓缩结晶；（8）将步骤（7）所得的固液混合物再进行固液分离，得到湿硫酸锰半成品；（9）将所述湿硫酸锰半成品进行烘干，得到电池级高纯硫酸锰。作为优选，步骤（1）中所述低品位锰矿的锰含量为18%～25%。进一步地，步骤（1）中低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸按质量比为1：（0.26～0.3）：（0.30～0.35）的比例进行配料。作为优选，所述初级硫酸锰溶液浓度为250～280g/L。作为优选，步骤（2）中调节溶液的pH值至4.2～4.5。作为进一步优选，步骤（3）中乙硫氮的添加比例为每升溶液加入0.5～1.5g乙硫氮。由于浸出低品位锰矿得到的硫酸锰中存在很多金属硫化物，重金属含量较高，所以采用乙硫氮作为金属硫化物的捕收剂，乙硫氮具有捕收能力强、浮选速度快、选择性高等特点，除去重金属效果好。作为进一步优选，步骤（4）中氟化锰的添加比例为每升溶液加入6～12g氟化锰。采用氟化锰，其除钙镁效果好。作为优选，步骤（5）中所述聚丙烯酰胺的浓度为3g/L，所述聚合氯化铝的浓度为50g/L。作为进一步优选，步骤（5）中所述聚丙烯酰胺和所述聚合氯化铝添加比例为每升溶液加入聚丙烯酰胺1.5mL、聚合氯化铝1mL。选用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝进行除杂，除杂效果显著，以实现提纯硫酸锰。进一步地，步骤（5）中所述搅拌时间为30～40分钟。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：步骤简单，易于操作，不需要严格控制温度，也不需要消耗大量高纯度除杂药剂；加入二氧化锰作为氧化除铁剂，将二价铁氧化为三价铁再生成氢氧化铁沉淀去除铁，除铁效果好；由于浸出低品位锰矿得到的硫酸锰中存在很多金属硫化物，重金属含量较高，所以采用乙硫氮作为金属硫化物的捕收剂，乙硫氮具有捕收能力强、浮选速度快、选择性高等特点，除去重金属效果好；由于浸出低品位锰矿得到的硫酸锰中也存在较高含量的钙镁，本专利技术采用氟化锰，其除钙镁效果好；本专利技术还选用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝进行除杂，除杂效果显著，以实现提纯硫酸锰，同时，可以有效地除掉溶液中残留的氟离子，保证产品中氟含量不超标；再通过结晶釜进行浓缩结晶，利用各杂质不同的溶解度，再次将剩余杂质通过过滤去除，而且除杂效果也较为显著，实现进一步提纯硫酸锰，最后得到电池级高纯硫酸锰。本工艺对环境不会带来二次污染，生产成本低，易于实现工业化规模生产。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本专利技术。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参考图1，一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：（1）将低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸放入浸出罐中进行化学浸出，然后固液分离后，获得初级硫酸锰溶液；（2）向所述初级硫酸锰溶液中加入二氧化锰，并调节溶液的pH值，然后再进行固液分离，获得次级硫酸锰溶液；加入二氧化锰作为氧化除铁剂，将二价铁氧化为三价铁再生成氢氧化铁沉淀去除铁，除铁效果好；（3）向所述次级硫酸锰溶液中加入乙硫氮；（4）向步骤（3）得到的固液混合物中加入氟化锰；（5）向步骤（4）得到的固液混合物中加入聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，搅拌一段时间；（6）将步骤（5）得到的固液混合物进行固液分离，得到纯净硫酸锰溶液；（7）将所述纯净硫酸锰溶液置于结晶釜中进行浓缩结晶；（8）将步骤（7）所得的固液混合物再进行固液分离，得到湿硫酸锰半成品；（9）将所述湿硫酸锰半成品进行烘干，得到电池级高纯硫酸锰。实施例1：选用含锰量为18%的低品位锰矿为锰矿原料，将低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸按质量比为1：0.26：0.30的比例进行配料，将配好的料放入浸出罐中进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：（1）将低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸放入浸出罐中进行化学浸出，然后固液分离后，获得初级硫酸锰溶液；（2）向所述初级硫酸锰溶液中加入二氧化锰，并调节溶液的pH值，然后再进行固液分离，获得次级硫酸锰溶液；（3）向所述次级硫酸锰溶液中加入乙硫氮；（4）向步骤（3）得到的固液混合物中加入氟化锰；（5）向步骤（4）得到的固液混合物中加入聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，搅拌一段时间；（6）将步骤（5）得到的固液混合物进行固液分离，得到纯净硫酸锰溶液；（7）将所述纯净硫酸锰溶液置于结晶釜中进行浓缩结晶；（8）将步骤（7）所得的固液混合物再进行固液分离，得到湿硫酸锰半成品；（9）将所述湿硫酸锰半成品进行烘干，得到电池级高纯硫酸锰。

【技术特征摘要】
1.一种利用低品位锰矿制备电池级高纯硫酸锰的方法，包括以下步骤：（1）将低品位锰矿、硫铁矿、工业硫酸放入浸出罐中进行化学浸出，然后固液分离后，获得初级硫酸锰溶液；（2）向所述初级硫酸锰溶液中加入二氧化锰，并调节溶液的pH值，然后再进行固液分离，获得次级硫酸锰溶液；（3）向所述次级硫酸锰溶液中加入乙硫氮；（4）向步骤（3）得到的固液混合物中加入氟化锰；（5）向步骤（4）得到的固液混合物中加入聚丙烯酰胺和聚合氯化铝，搅拌一段时间；（6）将步骤（5）得到的固液混合物进行固液分离，得到纯净硫酸锰溶液；（7）将所述纯净硫酸锰溶液置于结晶釜中进行浓缩结晶；（8）将步骤（7）所得的固液混合物再进行固液分离，得到湿硫酸锰半成品；（9）将所述湿硫酸锰半成品进行烘干，得到电池级高纯硫酸锰。2.根据权利要求1所述的方法，步骤（1）中所述低品位锰矿的锰含量为18%～25%。3.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明亮，闫冠杰，卢道焕，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43