【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源材料，是一种硫酸锰氨硫化酸化净化除杂的方法，以此方法可获得精制硫酸锰。
技术介绍
1、高纯度硫酸锰以其独特的物理和化学性质在电子、电池和其他高科技领域中具有广泛的应用和需求。在电池领域，高纯度硫酸锰主要用于锂离子电池的制造。作为电池的正极材料，高纯度硫酸锰能够提供高能量密度和高电压，从而提高电池的整体性能。随着电动汽车和可穿戴设备等高科技产品的普及，对锂离子电池的需求也在不断增长，进而带动了对高纯度硫酸锰的需求。
2、近年来随着科技的不断发展，对高纯度硫酸锰的需求持续增长。高纯硫酸锰除杂技术有多种方法可供选择，但在实际生产中，普遍存在操作繁琐、除杂效果不佳、品质不稳定、操作人员劳动强度大、工艺用水多、环保排放上压力较大、产品质量差且生产成本高等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，对硫酸锰的净化除杂提供新的技术路线，目的是提高精制硫酸锰溶液质量、降低杂质含量、提高品质稳定性，减少排水排废，减轻环保压力，提升生产安全性，提高高纯硫酸锰产品市场竞争力。
2、本专利技术采取以下技术方案：
3、一种硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、1)硫化：将稀硫酸和硫化钠进行反应制取硫化氢，将制取的硫化氢通入硫酸锰溶液中，同时，将氨水加入硫酸锰溶液中，控制硫酸制取硫化氢量、氨水加入量以及硫化反应压力0-20kpa，硫化反应温度为30-75℃，稳定控制硫酸锰
5、2)洗涤：步骤1)得到的硫化锰第一次洗涤使用第三次压滤水搅拌，第二次洗涤使用高温蒸馏水搅拌洗涤，控制两次洗涤温度及时间；
6、3)酸化：用蒸馏水打浆洗涤后的硫化锰，搅拌均匀后加入稀硫酸酸化，控制稀硫酸的用量、酸化反应温度60-90℃、压力15-25kpa，终点ph控制在2.0-3.5。
7、本专利技术使用氨水和硫化氢替代硫化钠硫化，硫化反应压力0-20kpa，硫化反应温度为30-75℃。本工艺稳定硫化工艺条件，降低了碱用量，由液相硫化变为气相硫化，减少系统引入杂质na的风险，通过硫化氢和氨水的联合作用，可以有效去除高纯硫酸锰中的杂质元素，如钙、镁等。该方法能够实现杂质的深度去除，提高硫酸锰的纯度，保证产品质量的稳定性。据了解，是全国唯一一套在使用的工艺，通过调整酸化反应时加酸流量、氨水流量、酸化罐及硫化塔压力，优化硫化过程硫化塔吸收效率，实现前期减少排水量的问题。
8、硫酸锰溶液与氨水、硫化氢反应生成硫化锰和硫酸铵，硫化锰经与稀硫酸酸化过程得到硫酸锰和硫化氢，酸化过程产生的硫化氢循环供给硫化反应利用，硫化反应产生的硫酸铵经脱氨装置制成氨水循环使用，反应原理如下：
9、硫化：mnso4+h2s+2nh3˙h2o＝mns+(nh4)2so4+2h2o
10、酸化：mns+h2so4＝mnso4+h2s↑
11、蒸氨：(nh4)2so4+h2o+cao＝2nh3˙h2o+caso4
12、本专利技术使用的硫化罐单罐反应，间歇性硫化，ph及残锰都能精准控制，员工劳动强度大大降低，精制硫酸锰质量得到有效提升，可减少硫化锰洗涤用水量，且硫化和酸化实现连锁反应，同时开启和关闭，酸化产生的硫化氢能够马上被硫化反应掉，减少了储存硫化氢的风险，产量也得到有效提高。硫化氢报警仪阈值为10ppm。
13、本专利技术所述工艺所采用的反应条件相对温和，可在较低的温度和压力下进行，从而减少了对设备的依赖和能源的消耗。
14、优选的，步骤1)中硫化反应压力为5.4-8.4kpa，硫化反应温度为60-70℃。
15、优选的，步骤1)中稳定控制硫酸锰溶液终点ph6.4-7.2。
16、硫化过程是将硫化氢和氨水加入到装有硫酸锰溶液的罐子中，当硫化氢的量高时，整个罐子里的溶液ph较低，硫化塔内压力高，有安全风险；当氨水的量高时，整个罐子里的溶液ph较高，产量质量不合格。通过专利技术人在工艺上的不断摸索，最后严格控制硫化氢和氨水的加入量，将ph控制在6.4-7.2的范围内时硫化效果最佳。
17、优选的，步骤2)中所述两次洗涤时最适固液比为1：(2-4)。
18、进一步优选的，步骤2)中所述两次洗涤时最适固液比为1：3。
19、若固液比太低，即溶液太稀，一是会导致硫酸锰溶液太低，二是导致蒸发过程消耗蒸汽量大，导致生产成本升高；若固液比太高，即溶液太浓，硫酸锰结晶，难压滤，酸化渣量多，成本较高。所以1：(2-4)的固液比可以保证工艺顺利进行，而1：3的固液比打浆是最优选择。
20、优选的，步骤2)中所述两次洗涤时水温均为70-90℃，两次洗涤时间均为10-20min。
21、进一步优选的，步骤2)中所述两次洗涤时水温均为80℃，两次洗涤时间均为15min。
22、步骤3)中所述酸化反应压力17.3-20.3kpa，酸化终点ph为2.5-3.0。
23、通常，经过本专利技术所述工艺后，ca≤30ug/ml,mg≤30ug/ml。
24、当前市场上硫酸锰溶液中的钙镁杂质较难除去，除去硫酸锰中钙镁离子是科研界及企业迫切解决的课题。本专利技术的目的是对硫酸锰除杂，除去钙镁离子是主要任务之一，当前能检索到的相关专利大多也是着重解决如何除去钙镁杂质的问题。本专利技术所述的工艺步骤(或叫硫酸锰除杂步骤)实质上就是控制/降低钙镁含量的工艺步骤。
25、控制阀门将稀硫酸通入到硫化锰中，缓慢通入确保现场硫化氢报警仪(硫化氢报警仪的报警阈值是10ppm)不报警，酸化终点ph值控制在2.0-3.5之间，优选酸化终点ph值控制在2.5-3之间，反应生产硫酸锰和硫化氢。
26、由于本专利技术所述工艺的酸化过程是加入硫酸，因此会导致体系ph下降，加酸过量，ph低于2.0硫化锰固相杂质进入硫酸锰溶液中，导致产品质量不合格，加酸较少，ph高于3.5说明加酸不够，硫化锰没有完全反应，导致硫化锰浪费，锰损失高，生产成本较高。还要考虑到设备腐蚀情况等问题，因此综合来讲，如本专利技术工艺所述酸化终点ph控制在2.0-3.5之间，以2.5-3.0为最优。
27、步骤1)硫化之后使用石灰脱氨工艺回收氨。
28、硫化结束后硫酸铵经石灰脱氨工艺回收氨。
29、步骤3)酸化反应产生的硫化氢供给步骤1)硫化反应使用。
30、酸化反应产生的硫化氢供给硫化反应使用，实现硫化氢的循环利用。
31、氨水和硫化氢通过转化能实现硫和氨平衡，硫酸铵经过脱氨装置回收制成氨水循环使用，氨水价格便宜且能回收。硫化锰经过酸化后，产生的硫化氢当做硫化过程的辅料，硫化提高产量的过程酸化也在提产，不会再受到之前硫化氢气柜储量不足等因素减产。在生产过程中不会产生有害物质，符合绿色环保的生产理念，同时减少了后续处理硫酸钠所需要的氢氧化钠成本，降低了硫酸铵中残本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤1)中硫化反应压力为5.4-8.4kPa，硫化反应温度为60-70℃。
3.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤1)中稳定控制硫酸锰溶液终点pH6.4-7.2。
4.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤2)中所述两次洗涤时最适固液比为1：(2-4)。
5.一种如权利要求3所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤2)中所述两次洗涤时最适固液比为1：3。
6.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤2)中所述两次洗涤时水温均为70-90℃，两次洗涤时间均为10-20min。
7.一种如权利要求5所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤2)中所述两次洗涤时水温均为80℃，两次洗涤时间均为15min。
8.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤3)中所述酸化反应压力17.
9.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤1)硫化之后使用石灰脱氨工艺回收氨。
10.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤3)酸化反应产生的硫化氢供给步骤1)硫化反应使用。
...【技术特征摘要】
1.一种硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤1)中硫化反应压力为5.4-8.4kpa，硫化反应温度为60-70℃。
3.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤1)中稳定控制硫酸锰溶液终点ph6.4-7.2。
4.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤2)中所述两次洗涤时最适固液比为1：(2-4)。
5.一种如权利要求3所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方法，其特征在于：步骤2)中所述两次洗涤时最适固液比为1：3。
6.一种如权利要求1所述硫酸锰氨硫化酸化除杂方...
【专利技术属性】
技术研发人员：严家铎，申炀，肖宏剑，冯平，潘存涛，
申请(专利权)人：贵州红星发展大龙锰业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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