本發(fā)明涉及硫酸錳制備，特別涉及一種電池級(jí)高純硫酸錳及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池作為新一代環(huán)保、高能電池，已成為電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。正極材料是鋰電池的核心，錳酸鋰、鎳錳二元材料以及鎳、鈷、錳三元材料是鋰離子電池重要的正極材料。要獲得高品質(zhì)的錳系正極材料，首先必須解決錳系原材料的純度問題，無論是直接用于生產(chǎn)三元材料的硫酸錳還是用于生產(chǎn)錳酸鋰的二氧化錳或者其他形態(tài)的錳氧化物，都必須首先獲得電池級(jí)高純度的硫酸錳。

2、電池級(jí)高純硫酸錳的主要特點(diǎn)是純度高，雜質(zhì)含量少，生產(chǎn)過程中除雜的難點(diǎn)是在產(chǎn)品中ca、mg、k、na的去除。相關(guān)技術(shù)中，生產(chǎn)電池級(jí)高純硫酸錳的主要工藝有：重結(jié)晶法、金屬錳片法、氟化法等，然而，上述工藝均存在缺點(diǎn)，例如重結(jié)晶法的能耗較高，金屬錳片法的成本高，氟化法得到的產(chǎn)品含氟高且對設(shè)備腐蝕強(qiáng)。

3、因此，基于上述問題，亟需提供一種電池級(jí)高純硫酸錳及其制備工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電池級(jí)高純硫酸錳及其制備工藝，該制備工藝僅需一次結(jié)晶即可實(shí)現(xiàn)高純度硫酸錳的制備，具有能耗低、成本低和不含氟的優(yōu)點(diǎn)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種電池級(jí)高純硫酸錳的制備工藝，所述制備工藝包括如下步驟：

3、(1)將氧化錳礦和硫鐵礦中加入水中混勻后再加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)后，向反應(yīng)體系中加入第一除雜劑進(jìn)行除雜，過濾后得到硫酸錳溶液；

4、(2)將所述硫酸錳溶液進(jìn)行加熱預(yù)濃縮，得到硫酸錳濃縮液；

5、(3)向所述硫酸錳濃縮液中加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)，脫水后得到硫酸錳粉末；

6、(4)利用水對硫酸錳粉末進(jìn)行返溶后，向返溶液中加入第二除雜劑進(jìn)行除雜；

7、(5)對除雜后的溶液進(jìn)行加熱結(jié)晶，脫水后得到所述電池級(jí)高純硫酸錳粉末。

8、優(yōu)選地，在步驟(1)之前，還包括分別對所述氧化錳礦和所述硫鐵礦進(jìn)行酸洗和水洗的步驟。

9、更為優(yōu)選地，酸洗過程中，硫酸的含量為氧化錳礦或硫鐵礦含量的3-10％，水洗過程中，水的含量與加蓬氧化礦或硫鐵礦的質(zhì)量之比為(2-3):1。

10、優(yōu)選地，步驟(1)中，硫鐵礦的含量為氧化錳礦含量的25-30％，硫鐵礦和加蓬氧化錳的總量與水的質(zhì)量之比為1：(2-3)，硫酸的含量為氧化錳礦含量的0.42-0.55倍。

11、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述反應(yīng)的溫度85-90℃，時(shí)間為6-8h。

12、優(yōu)選地，步驟(1)中，向反應(yīng)體系中加入第一除雜劑進(jìn)行除雜之前，還包括向反應(yīng)體系中加入中和劑以將ph值調(diào)節(jié)至5.0以上的步驟。

13、更為優(yōu)選地，所述中和劑為氧化鈣。

14、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述第一除雜劑包括硫化鋇和雙氧水。

15、更為優(yōu)選地，所述硫化鋇的添加量為3-7kg/m3，所述雙氧水的添加量為0.2-2kg/m3。

16、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述加熱的溫度為85-90℃，時(shí)間為6-8h。

17、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述硫酸錳濃縮液的濃度為43-45婆美。

18、優(yōu)選地，步驟(3)中，硫酸的添加量為400-600kg/m3。

19、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述反應(yīng)的溫度為20-80℃，時(shí)間為2-3h。

20、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述返溶液的濃度為40-45婆美，所述第二除雜劑為雙氧水，第二除雜劑的添加量為0.2-2kg/m3。

21、優(yōu)選地，向所述返溶液中加入第二除雜劑進(jìn)行除雜之前，還包括向返溶液中加入金屬錳粉將返溶液的ph調(diào)節(jié)至4.5以上的步驟。

22、優(yōu)選地，步驟(5)中，所述加熱結(jié)晶的溫度為95℃以上，加熱結(jié)晶后溶液的濃度為53-60婆美。

23、第二方面，本發(fā)明提供了一種電池級(jí)高純硫酸錳，采用上述第一方面任一項(xiàng)所述的制備工藝制備得到。

24、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下有益效果：

25、本發(fā)明中，首先以氧化錳礦和硫鐵礦兩種礦產(chǎn)資源為原料，加入硫酸后在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)，并向反應(yīng)體系中加入針對性除雜劑進(jìn)行除雜，得到硫酸錳溶液；之后，對硫酸錳溶液進(jìn)行加熱預(yù)濃縮，從而使得溶液中的硫酸鈣雜質(zhì)在同離子效應(yīng)下沉淀析出，以降低硫酸錳濃縮液中的硫酸鈣雜質(zhì)，進(jìn)一步的，通過再次向硫酸錳濃縮液中加入硫酸進(jìn)行酸析，從而使得易溶的鎂雜質(zhì)等保留在溶液中，析出純度較高的硫酸錳粉末；最后，利用硫酸對硫酸錳粉末進(jìn)行返溶后再次除雜，經(jīng)過加熱結(jié)晶后即可得到電池級(jí)高純度的硫酸錳粉末；由此可見，本發(fā)明中通過多種工藝聯(lián)合并循序漸進(jìn)，僅通過一次加熱結(jié)晶即可得到電池級(jí)高純度硫酸錳，具有能耗低、成本低和收率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種電池級(jí)高純硫酸錳的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，在步驟(1)之前，還包括分別對所述氧化錳礦和所述硫鐵礦進(jìn)行酸洗和水洗的步驟；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟(1)中，硫鐵礦的含量為氧化錳礦含量的25-30％，硫鐵礦和氧化錳礦的總量與水的質(zhì)量之比為1：(2-3)，硫酸的含量為氧化錳礦含量的0.42-0.55倍；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟(1)中，向反應(yīng)體系中加入第一除雜劑進(jìn)行除雜之前，還包括向反應(yīng)體系中加入中和劑以將ph值調(diào)節(jié)至5.0以上的步驟；優(yōu)選地，所述中和劑為氧化鈣。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備工藝，其特征在于，步驟(1)中，所述第一除雜劑包括硫化鋇和雙氧水；優(yōu)選地，所述硫化鋇的添加量為3-7kg/m3，所述雙氧水的添加量為0.2-2kg/m3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述加熱的溫度為85-90℃，時(shí)間為6-8h；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟(3)中，硫酸的添加量為400-600kg/m3；和/或

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟(4)中，所述返溶液的濃度為40-45婆美，所述第二除雜劑為雙氧水，第二除雜劑的添加量為0.2-2kg/m3；和/或

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝，其特征在于，步驟(5)中，所述加熱結(jié)晶的溫度為95℃以上，加熱結(jié)晶后溶液的濃度為53-60婆美。

10.一種電池級(jí)高純硫酸錳，其特征在于，采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備工藝制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種電池級(jí)高純硫酸錳及其制備工藝，其中，制備工藝包括：將氧化錳礦和硫鐵礦中加入水中混勻后再加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)后，向反應(yīng)體系中加入第一除雜劑進(jìn)行除雜，過濾后得到硫酸錳溶液；將所述硫酸錳溶液進(jìn)行加熱預(yù)濃縮，得到硫酸錳濃縮液；向所述硫酸錳濃縮液中加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)，脫水后得到硫酸錳粉末；利用硫酸對硫酸錳粉末進(jìn)行返溶后，向返溶液中加入第二除雜劑進(jìn)行除雜；對除雜后的溶液進(jìn)行加熱結(jié)晶，脫水后得到所述電池級(jí)高純硫酸錳粉末。本發(fā)明中的制備工藝僅需一次結(jié)晶即可實(shí)現(xiàn)高純度硫酸錳的制備，具有能耗低、成本低和不含氟的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：楊勇,方廣盛,嚴(yán)超,黃龍,陳發(fā)明,韋勇明,覃志歡,黃敏峰,李美嫻,趙國偉,魏漢可,李俊機(jī),李世媛,李春霞,張麗云
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方錳業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6