一种电池级四氧化三锰制备方法技术

本发明专利技术涉及四氧化锰制备技术领域，具体公开了一种电池级四氧化三锰制备方法，包括以下步骤：1)将软锰矿粉碎后与水混合制成矿浆，矿浆采用多级喷淋的方式吸收二氧化硫气体而得到硫酸锰还原液；2)将硫酸锰还原液与缓冲剂混合得到硫酸锰前置液，将硫酸锰前置液继续与碱液、PH调节剂、氧化剂混合以进行反应，反应过程中通入空气进行氧化反应；3)将步骤2)反应完成后的料浆进行陈化处理，陈化处理后过滤得到滤渣，将滤渣干燥、除磁后得到电池级四氧化三锰。本发明专利技术能有效降低能耗，简化生产流程，并能获得高度净化、粒径均匀、质量稳定、成本较低的电池级四氧化三锰。池级四氧化三锰。

【技术实现步骤摘要】
一种电池级四氧化三锰制备方法


[0001]本专利技术涉及四氧化三锰制备
，具体涉及一种电池级四氧化三锰制备方法。

技术介绍

[0002]四氧化三锰为锰酸锂正极材料的重要前驱体，电池级四氧化三锰对钾、铁、铜杂质含量要求较高，如根据锂电池用四氧化三锰(YBT4736～2019)规定，合格品指标要求为钾含量(ω/％)小于或等于0.005，铁(ω/％)含量小于或等于0.005，铜(ω/％)含量小于或等于0.005。此外，对四氧化三锰产品的形貌控制、振实密度、粒度控制等要求也极为严格。根据制备原料来划分，现有技术中制备电池级四氧化三锰方法包括：锰氧化物法、锰矿法、锰盐法、锰金属法等。其中锰氧化物法为将高价态的锰氧化物如二氧化锰、三氧化二锰加热至950℃以上进行脱氧还原反应，可得到四氧化三锰，此方法焙烧时间和焙烧温度对产物四氧化三锰的转化率和晶型结构有较大影响，能制得颗粒较大、比表面积小的产品，但高温焙烧耗能较高，在降碳背景下，实际应用有限。而锰矿法从原料矿端开始，将锰矿经还原、酸浸等过程处理后得到锰盐溶液，再按锰盐法制备四氧化三锰产品，由于从锰矿制取锰盐的过程较为复杂，杂质含量较难控制，对生产技术要求较高，然而其从原料矿端开始，成本低廉、经济价值高，是行业内的研究热点。
[0003]公开号为CN115140774A的中国专利公开了一种四氧化三锰的制备方法，其采用水锰矿为原料，再通过高温焙烧制得三氧化二锰，再将三氧化二锰与甲烷气体反应，制得四氧化三锰，该方法制备效率高、产品纯度高，但焙烧能耗较大。公开号为CN115286041A的中国专利公开了一种高纯四氧化三锰的焙烧制造方法，其采用锰盐、锰金属等为原料，再通过高温焙烧、冷却、粉碎后制得四氧化三锰，该方法制造的四氧化三锰杂质含量低，但同样能耗较大，不利于产业化实施。公开号为CN 101049971 A的中国专利公开了一种以软锰矿为原料制备高纯四氧化三锰的方法，该方法中原料锰矿需先酸浸再通入二氧化硫得到硫酸锰溶液，再提取经过除杂净化后的硫酸锰溶液，在碱性条件下通入空气氧化得到产物高纯四氧化三锰，根据产物分析结果可知，该方法制备的四氧化三锰比表面积及杂质含量不符合《锂电池用四氧化三锰》(YB/T 4736～2019)中的指标要求。
[0004]因此，本专利技术旨在开发一种以软锰矿为原料，能耗低、经济效益高，且符合行业标准的电池级四氧化三锰制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种能耗低、纯度高、质量稳定的电池用四氧化三锰制备方法。
[0006]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0007]一种电池级四氧化三锰制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)将软锰矿粉碎后与水混合制成矿浆，矿浆采用多级喷淋的方式吸收二氧化硫气
体而得到硫酸锰还原液；该步骤能耗低，无需高温，有利于降低生产综合能耗，且产出废渣少，利于环保，同时经过工艺优化后产出的溶液纯度高、杂质少；
[0009]2)将硫酸锰还原液与缓冲剂混合得到硫酸锰前置液，将硫酸锰前置液继续与碱液、PH调节剂、氧化剂混合以进行反应，反应过程中通入空气；该步骤中有利于物料分散、使反应完全并形成质量稳定的产品。
[0010]3)将步骤2)反应完成后的料浆进行陈化处理，陈化处理后过滤得到滤渣，将滤渣干燥、除磁后得到电池级四氧化三锰。
[0011]进一步地，步骤1)中，软锰矿经过预处理使含水量为5～12％。经过水分控制后的软锰矿破碎效果好，粒度均一，制浆和反应效果明显提升。
[0012]步骤1)中，软锰矿粉碎后粒度为50～500目。优选为100～200目。
[0013]步骤1)中，制备矿浆的液固比值为1～10：1。优选为3～6:1。
[0014]进一步地，步骤1)中，多级喷淋吸收的级数为5～15级。进一步优选为8～12级。多级喷淋吸收采用矿浆与工艺气逆流的形式，最终得到的溶液为反应完全的硫酸锰还原液。
[0015]步骤1)中，所述二氧化硫气体为二氧化硫工艺气，优选的采用硫磺燃烧加工而成，二氧化硫工艺气中二氧化硫的体积含量为10～15％。
[0016]进一步地，步骤2)中，硫酸锰溶液中铜、钴、镍、铅、铁等重金属杂质含量应不高于10mg/L，钾、钠、钙、镁等杂质含量应不高于50mg/L。
[0017]若不满足该条件，则将硫酸锰还原液与缓冲剂混合前进行除杂处理，除杂前将浓度调节至50～200g/L，优选为80～160g/L。往调节浓度后的硫酸锰还原液中加入除杂剂后过滤，取滤液备用。
[0018]优选的，除杂剂包括硫化钠、硫化钡、硫氢化钠、硫化铵中的一种或几种。
[0019]优选的，采用3～5段除杂、净化工艺技术。
[0020]进一步地，步骤2)中，硫酸锰还原液中硫酸锰与缓冲剂的质量比范围为1～1000：1，优选为300～500:1。
[0021]进一步地，步骤2)中，硫酸锰前置液与碱液的体积比值范围为1～10：1，优选为2～6:1；碱液添加速度为0.01～1m3/h，优选为0.1～0.5m3/h。
[0022]步骤2)中，硫酸锰前置液与PH调节剂的体积比值范围为10～100：1，优选为30～70:1，PH调节剂的添加速度为0.001～0.1m3/h，进步优选为0.01～0.05m3/h。
[0023]步骤2)中，硫酸锰前置液与氧化剂的体积比值范围为100～1000：1，优选为500～800：1，氧化剂的添加速度为0.01～1L/h，进一步优选为0.1～0.5L/h。
[0024]步骤2)中，所述缓冲剂为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的一种或几种；所述PH调节剂为铵盐溶液或氨水溶液中的一种或几种；氧化剂为过氧化氢、硝酸、过氧化物水溶液等氧化剂中的一种或几种。
[0025]进一步地，步骤2)中，空气的鼓入量为100～500m3/h，优选为150～300m3/h。
[0026]进一步地，步骤2)中，反应pH值为5～11，优选为8～9。
[0027]步骤2)中，反应温度为1～200℃，优选为50～150℃。
[0028]步骤2)中，反应时间为1～48h，优选为12～24h；反应过程中保持搅拌，搅拌速度为10～200rpm，优选为50～150rpm。
[0029]进一步地，步骤3)中，陈化处理的时间为1～10h，优选为3～6h。该步骤中，过滤洗
涤采用逆流分级洗涤的方式，可降低用水量，增大浓盐水的浓度。同时需要选用3000～15000高斯的除磁器进行除磁，可有效减少磁异物质含量，优选为6000～12000高斯。同时尾气余热可用作软锰矿烘干热源。
[0030]进一步地，所述电池级四氧化三锰中，锰含量高于70％。
[0031]有益效果：本专利技术所述的一种电池级四氧化三锰制备方法，其将软锰矿制浆后与二氧化硫气体进行多级吸收反应，整个反应过程迅速且彻底，无需高温，能耗低，能选择性高效浸出二氧化锰，且反应后得到的硫酸锰溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池级四氧化三锰制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将软锰矿粉碎后与水混合制成矿浆，矿浆采用多级喷淋的方式吸收二氧化硫气体而得到硫酸锰还原液；2)将硫酸锰还原液与缓冲剂混合得到硫酸锰前置液，将硫酸锰前置液继续与碱液、PH调节剂、氧化剂混合以进行反应，反应过程中通入空气；3)将步骤2)反应完成后的料浆进行陈化处理，陈化处理后过滤得到滤渣，将滤渣干燥、除磁后得到电池级四氧化三锰。2.根据权利要求1所述的电池级四氧化三锰制备方法，其特征在于，步骤1)中，软锰矿经过预处理使含水量为5～12％，软锰矿粉碎后粒度为50～500目，制备矿浆的液固比值为1～10：1。3.根据权利要求1所述的电池级四氧化三锰制备方法，其特征在于，步骤1)中，多级喷淋吸收的级数为5～15级，所述二氧化硫气体为二氧化硫工艺气，二氧化硫工艺气中二氧化硫的体积含量为10～15％。4.根据权利要求1所述的电池级四氧化三锰制备方法，其特征在于，步骤2)中，将硫酸锰还原液与缓冲剂混合前进行除杂处理，除杂前将浓度调节至50～200g/L，往调节浓度后的硫酸锰还原液中加入除杂剂后过滤，取滤液备用。5.根据权利要求1所述的电池级四氧化三锰制备方法，其特征在于，步骤2)中，硫酸锰还原液中硫酸锰与缓冲剂的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡鸿雁，肖宏，陈凯琳，邱小龙，潘韦靖，朱益均，
申请(专利权)人：广西埃索凯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：