[發明專利]一種高純二氧化錳的制備方法

有效

• 申請號: 201410779249.7
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104445423A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 李華成;李普良;李運姣;許虎;孔龍;陳南雄;王春飛
• 申請（專利權）人: 中信大錳礦業有限責任公司大新錳礦分公司
• 主分類號: C01G45/02
• 分類號: C01G45/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本發明涉及一種高純二氧化錳的制備方法。尤其涉及一種用軟錳礦制備二氧化錳的方法。

背景技術

二氧化錳是鋰電池的正極材料，我國是人口大國，鋰電池的用量居世界之首。因此，電池級二氧化錳的有著巨大的市場需求。市售二氧化錳主要有天然二氧化錳和人工合成二氧化錳。因開采年度久遠，天然二氧化錳資源已近枯竭；市售二氧化錳主要以電解法和化學法制備的，化學法生產的二氧化錳以生產周期短，產品質量高越來越受到人們的喜愛。

錳酸鋰二次電池，對二氧化錳中的鉀、鈉等離子含量要求極高。本發明人致力于開發低鉀、鈉的二氧化錳，以為鋰電池提供質優的原料。

中國專利201010183376.2介紹了制備低鈉電解二氧化錳的方法。該方法先將電解二氧化錳破碎，然后再用氫氧化鋰或碳酸鋰中和，用水反復漂洗的方法。所得二氧化錳產品的鉀、鈉量合量之和約480微克/克左右。目前，還沒有利用軟錳礦生產低鉀、鈉二氧化錳的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用軟錳礦制備高純二氧化錳的方法。

本發明的技術方案是：一種高純硫酸錳的制備方法，包括以下步驟：

第一步，將軟錳礦粉與煤粉按一定的比例混合，800℃-900℃煅燒。

第二步，按理論需酸量加入質量濃度為50％的硫酸，75℃-85℃，1.5大氣壓攪拌反應，反應完畢，冷卻至室溫，過濾后得到含有硫酸錳的濾液。

第三步，濃縮濾液，至濾液中硫酸錳濃度在215g/L-235g/L范圍，10℃-20℃靜置，過濾后得到濾液；本步驟的目的是通過調整錳鹽的濃度，去除溶液中的鈣、鎂離子和重金屬離子。

第四步，測定濾液中的鉀、鈉、鐵含量，控制溶液中鐵離子的摩爾數與鉀、鈉的摩爾數之和的比為3.01-3.06:1，如果達不到的話，加硫酸亞鐵補充。

第五步，濃縮濾液，至濾液中硫酸錳濃度在285g/L-300g/L范圍，用氨水調整濾液pH值在4-5.3范圍，10℃-15℃靜置12-20小時，過濾后得到濾液。

第四步和第五步的目的是通過調整溶液的酸度和錳鹽的濃度，讓鉀鈉以黃鉀鐵礬、黃鈉鐵礬的形式沉淀。本發明技術方案合理的除掉了溶液中的K、Na等雜質離子，反應方程式如下：

3Fe₂(SO₄)₃+12H₂O+K₂SO₄＝K₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄，

3Fe₂(SO₄)₃+12H₂O+Na₂SO₄＝Na₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄。

第六步，測定第五步濾液中的鐵含量，用錳粉還原除鐵，加理論需要重量1.05倍的錳粉，40℃恒溫3小時反應，冷卻至室溫后，過濾后得到濾液。

第七步，向濾液中加入氨水，調整至溶液pH值在7.0-7.5范圍，得到氫氧化錳沉淀，過濾，洗滌，將沉淀物于160℃焙燒，得到二氧化錳粉體。

本發明優選的技術方案是，第一步將軟錳礦粉與煤粉的質量比為100:16-20。

本發明優選的技術方案是，第一步將軟錳礦粉與煤粉的質量比為100:18。

本發明優選的技術方案是，第三步調整濾液中硫酸錳濃度約220g/L，15℃靜置。

本發明優選的技術方案是，第四步溶液中鐵離子的摩爾數與鉀、鈉的摩爾數之和的比為3.02-3.04:1。

本發明優選的技術方案是，第四步溶液中鐵離子的摩爾數與鉀、鈉的摩爾數之和的比為3.02:1。

本發明優選的技術方案是，第四步溶液中鐵離子的摩爾數與鉀、鈉的摩爾數之和的比為3.03:1。

本發明優選的技術方案是，第五步濾液用氨水調整pH為5，10-15℃靜置15小時。