[發明專利]低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法

有效

• 申請號: 201910831517.8
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110642297B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 王開拓;韋悅周;詹鋒;明憲權
• 申請（專利權）人: 廣西大學;中信大錳礦業有限責任公司
• 主分類號: C01G45/10
• 分類號: C01G45/10
• 代理公司: 廣西中知科創知識產權代理有限公司 45130
• 代理人: 韋莎

本發明公開了一種低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法，將錳礦浸出的硫酸錳溶液調整酸度至pH值為0?10，然后與有機溶劑直接混合，在室溫至60度條件下不斷機械攪拌或震蕩使硫酸錳晶體快速析出，靜置過濾烘干，得到高純硫酸錳晶體。該法為改進的萃取法，系以有機溶劑為萃取劑，利用低溫結晶技術去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子，實際上是在低溫條件下，利用鈣鎂離子與錳離子在有機溶液中溶解度的不同實現其分離，從而制備高純硫酸錳晶體。應用本發明制備高純硫酸錳晶體，簡化了操作步驟，提高了生產效率，產品質量純度高，而且大大降低了能耗、水耗、生產成本，生產過程綠色無污染利于保護環境，可以滿足工業化生產需求，具有巨大的應用前景。

技術領域

本發明屬于硫酸錳制備技術領域，尤其涉及一種低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法。

背景技術

目前電動汽車以及電動摩托受到人們的推崇，因為電動汽車具備節能減排、低碳環保、方便等特點。而新能源電動汽車的關鍵點在于動力電池，動力電池的正極材料主要是三元電極材料。三元材料具有優異的電性能以及安全性，使其在動力電池正極材料中占比達到五成。制作鎳錳鈷三元電池正極材料不可或缺的一味主要材料是高純硫酸錳，所以高純硫酸錳在動力汽車發展歷程中起著至關重要的作用。高純硫酸錳的傳統制備方法大體分為4種，分別是重結晶法、氟化物法、萃取法、電解金屬法，傳統方法的技術指標為：Mn≥32％、鈣鎂含量低于100ppm或50ppm；然而，因為這些生產工藝過于單一及產品純度低、環境污染嚴重、生產成本高等一系列缺陷，所以高純硫酸錳生產工藝的創新已然是迫在眉睫。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種耗能低、成本低、操作簡、效率高且無污染的低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法，將錳礦浸出的硫酸錳溶液調整酸度至pH值為0-10，然后與有機溶劑直接混合，在室溫至60度條件下不斷機械攪拌或震蕩使硫酸錳晶體快速析出，靜置過濾烘干，得到高純硫酸錳晶體。

上述低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法，包括以下步驟：

1在反應容器中加入錳礦浸出的硫酸錳溶液，再加入酸溶液調整酸度至pH值為0-10；

2接著加入有機溶劑，將混合溶液進行攪拌，待硫酸錳晶體析出完成后，室溫靜置；

3將析出的硫酸錳晶體從溶液中過濾分離出，濾液備用，硫酸錳晶體經烘箱干燥，即得高純硫酸錳晶體。

上述低溫結晶去除硫酸錳溶液中鈣鎂離子的方法，還包括以下步驟：

4將步驟3的濾液進行蒸餾使有機溶劑從中分離以便循環使用。

步驟1中硫酸錳溶液中錳的濃度為1.8-22.9g/100mL。

步驟1中酸溶液為鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸、甲酸、乙酸、丙酸、酒石酸、草酸、蘋果酸。

步驟2中有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、2-戊酮、苯丙酮。

步驟1中硫酸錳溶液與步驟2中有機溶劑的體積比為1:0.2-5。

步驟2中混合溶液的攪拌條件為：溫度20-60℃，速度10-3000轉/分鐘，時間0.01-3小時，室溫靜置時間為0.1-24小時。

步驟3中干燥的條件為溫度25-270℃，時間0.5-48小時。

高純硫酸錳晶體中，MnSO₄·H₂O含量≥99％、Mn含量≥32％、鈣鎂含量低于30ppm。