一种电池级硫酸锰的制备方法技术

本发明专利技术提供一种电池级硫酸锰的制备方法，具体为：向锰源中加入盐酸或硫酸进行酸解后加入活性炭及双氧水，反应得到锰盐溶液；再向锰盐溶液加入硫化物，在40-100℃下，反应1-6h，得硫化锰滤饼；硫化锰滤饼用去离子水洗涤2-5次，过滤后，得到硫化锰；将硫化锰用纯水按质量比为1:1打浆，控制硫化锰浆料温度至50-100℃，搅拌并往硫化锰浆料中加入质量分数为50-85%的硫酸，酸解反应2-6h，制取的硫酸锰溶液经浓缩、结晶、晶体分离、干燥得到电池级硫酸锰。该电池级硫酸锰经ICP检测，钙、镁≤30PPM；钠、钾≤30PPM；镍、铁、锌、铬等重金属≤10PPM，铜、镉、砷未检出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
目前，锂电池已经成为世界新兴材料热门，作为高电压，低成本的锰锂电池越来越 受到各方关注和研究，尤其是在三元锂电池领域的大量应用，使得对电级级硫酸锰的研究 与开发进入了空前的热门时期；以上所述的三元锂电池材料对电池级硫酸锰的纯度有着较 高的要求。 硫酸锰是以一种锰盐，在光、电、磁系材料制备中获得较广泛的应用，传统的工工 艺通常是用硫酸进行酸解获得，但所得硫酸锰产品纯度低、能耗高，周期长，操作环境差，很 难实现工业批量化生产和应用。
技术实现思路
本专利技术的目前旨在解决，电池级硫酸锰合成低成本，易操作，操作环境友好，纯度 高等问题，使得硫酸锰能真正实现工业批量化生产，为锂电池正极材料提供价格低廉，纯度 极高，性能优越的锰源产品。 -种电池级硫酸锰制备方法如下： 初级锰盐溶液制取：金属锰或碳酸锰、碳酸锰矿的一种或多种加入盐酸或 5% -95 %的硫酸进行酸解，将锰元素全部转化为锰离子；溶液的最终浓度不宜控制过高， 得到波美度为5-50°Be'，终点pH值控制在2. 0-5. 0的锰盐溶液。 将上步酸解过程中获得溶液加入活性碳和双氧水，并保持温度在30-10(TC下反应 10-240分钟，以初步除去铁杂质和吸附有机物等。 硫化锰制取：将5-50%硫化物溶液泵入反应器中，开启搅拌器，并将预先升温 至40-70°C的步骤1)中的锰盐溶液以200-300kg/min的速度泵入反应器中，在温度为 40-100°C的条件下，反应l_6h，同时，反应完成后，调控反应液的pH值为6. 0-9. 0,得到硫化 猛沉淀物，过滤得到硫化猛滤饼；该步骤中硫化物包括硫化钠、硫化钡、硫化钾、硫化铵中的 一种或多种组合。 锰饼洗涤：硫化锰滤饼用40-100°C的RO反渗膜过滤获得的纯水或去离子水洗涤 2-5次,其中，滤饼用RO反渗透膜过滤获得的纯水或去离子水先浸泡10-120min,再将水滤 去，然后再将母液滤去，通常3次洗涤即可将大量的钠、钾离子控制在100PPM以下，得到硫 化锰； 制备电池级硫酸锰：将上述步骤中的硫化锰用纯水按质量比为1:1打浆，制得 硫化锰浆料，控制硫化锰浆料温度至50-100°C，搅拌并往硫化锰浆料中加入质量分数为 50-85 %的硫酸,酸解反应2-6h,该酸解反应过程中硫化猛需过量,硫化猛过量至反应液的 pH> 5. 5,使重金属及铁杂质充分沉淀，过程可用比色法检测铁离子< 5ppm，待铁检测合格 后，即可过滤得到纯净的硫酸锰溶液；将得到的硫酸锰溶液经浓缩、结晶、晶体分离、干燥得 到电池级硫酸锰。 酸解反应过程中，会释放大量的H2S,为降低成本和改善操作环境，硫化锰浆料中 加入硫酸进行反应的同时，往硫化锰浆料中喷淋质量分数为5-30%的氢氧化钠溶液和/或 氨水溶液，用以回收酸解过程中所产生的硫化氢气体；中和回收的硫化氢与过量的氢氧化 钠溶液和/或氨水溶液作用生成的硫化盐，又可作为硫化物原料用于制备锰的沉淀物用， 形成循环生产工艺。 本专利技术在制备电池级硫酸锰过程中操作简便，无复杂的操作步骤，也无复杂的控 制等特点，很适合工业化批量生产的工艺需求。 本专利技术得到硫酸锰滤饼经ICP检测，钙、镁彡30PPM;钠、钾彡30PPM;镍、铁、锌、铬 等重金属彡10PPM，铜、镉、砷未检出。【具体实施方式】 实施实例1 (1)工业级碳酸锰10001?，加入15001?30%工业盐酸及5001?水进行酸解反应， 终点PH值控制在4. 0 ; (2)板框过滤，得到氯化锰酸解液； (3)加入适量工业级硫化钠晶体，调节PH值至5. 5,并保持温度75°C，反应120分 钟后，过滤，得到初级锰盐溶液； (4)配制25 %的硫化钠溶液，待用； (5)将（3)步得到初级锰盐溶液1500KG泵入反应器中，开启搅拌，温升至45°C;缓 慢加入步（4)配制的硫化钠溶液，至PH稳定在8. 5 ;温升至75°C并保持，继续反应4小时， 压滤，得到滤饼； (6)滤饼用60°C纯水充分洗涤三次，得到锰的沉淀物滤饼； (7)将步（6)锰的沉淀物按质量比1 :1加纯水打浆后待用； (8)于反应器中配制85%的硫酸溶液，温度控制在60°C，开启搅拌，缓慢泵入步 (7)配制好的锰的沉淀物浆料； (9)将反应器与出气口与水幕喷淋连接，水幕水槽中配制饱和NaOH溶液，小心循 环回收酸解所产生的H2S; (10)酸解最终PH值控制在5. 8 ;温升至85°C，反应240分钟后压滤，得到硫酸锰 溶液； (11)将步（10)中获得的硫酸锰溶液经浓缩结晶得到硫酸锰晶体，再经离心， 200°C干燥，即得到硫酸锰成品； (12)步（11)得到硫酸猛经ICP检测表明，Ca,Mg,Na,K均小于30ppm，Zn,Fe等均 小于7PPM，详细结果见附表1。 表1实施实例IICP检测结果【主权项】1. ，其特征在于，包括如下步骤： 向金属锰、碳酸锰、碳酸锰矿中的一种或其组合物中加入盐酸或硫酸进行酸解，将酸解 完成后的酸解液加入活性炭及双氧水，在30-100°C下反应10-240min,反应完成后的反应 液过滤后得到浓度为5-50° Be'、pH值为2. 0-5. 0的锰盐溶液； 将5-50%硫化物溶液泵入反应器中，开启搅拌器，并将预先升温至40-70°C的步骤1) 中的锰盐溶液以200-300kg/min的速度泵入反应器中，在温度为40-KKTC的条件下，反应 l_6h，同时，反应完成后，调控反应液的pH值为6. 0-9. 0,得到硫化锰沉淀物，过滤得到硫化 锰滤饼； 硫化锰滤饼用40-100°C的RO反渗膜过滤获得的纯水或去离子水洗涤2-5次，其中，滤 饼用RO反渗透膜过滤获得的纯水或去离子水先浸泡10_120min，再将水滤去，过滤后，进一 步得到硫化锰； 步骤3)中的硫化锰用纯水按质量比为1:1打浆，制得硫化锰浆料，控制硫化锰浆料温 度至50-100°C，搅拌并往硫化锰浆料中加入质量分数为50-85%的硫酸，酸解反应2-6h，制 取硫酸锰溶液； 步骤4)中硫酸锰溶液经浓缩、结晶、晶体分离、干燥得到电池级硫酸锰。2. 根据权利要求1所述的电池级硫酸锰的制备方法，其特征在于，步骤2)中的硫化物 包括硫化钠、硫化钡、硫化钾、硫化铵中的一种或多种组合。3. 根据权利要求1所述的电池级硫酸锰的制备方法，其特征在于，步骤4)中，酸解反应 过程中硫化猛需过量，硫化猛过量至反应液的pH > 5. 5。4. 根据权利要求1所述的电池级硫酸锰的制备方法，其特征在于，步骤4)中，酸解反 应过程中，硫化锰浆料中加入硫酸进行反应的同时，往硫化锰浆料中喷淋质量分数为5-30% 的氢氧化钠溶液和/或氨水溶液，用以回收酸解过程中所产生的硫化氢气体；中和回收的 硫化氢与过量的氢氧化钠溶液和/或氨水溶液作用生成的硫化盐，又可作为硫化物原料用 于制备锰的沉淀物用，形成循环生产工艺。【专利摘要】本专利技术提供，具体为：向锰源中加入盐酸或硫酸进行酸解后加入活性炭及双氧水，反应得到锰盐溶液；再向锰盐溶液加入硫化物，在40-100℃下，反应1-6h，得硫化锰滤饼；硫化锰滤饼用去离子水洗涤2-5次，过滤后，得到硫化锰；将硫化锰用纯水按质量比为1:1打浆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池级硫酸锰的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：向金属锰、碳酸锰、碳酸锰矿中的一种或其组合物中加入盐酸或硫酸进行酸解，将酸解完成后的酸解液加入活性炭及双氧水，在30‑100℃下反应10‑240min，反应完成后的反应液过滤后得到浓度为5‑50°Be′、pH值为2.0‑5.0的锰盐溶液；将5‑50%硫化物溶液泵入反应器中，开启搅拌器，并将预先升温至40‑70℃的步骤1）中的锰盐溶液以200‑300kg/min的速度泵入反应器中，在温度为40‑100℃的条件下，反应1‑6h，同时，反应完成后，调控反应液的pH值为6.0‑9.0，得到硫化锰沉淀物，过滤得到硫化锰滤饼；硫化锰滤饼用40‑100℃的RO反渗膜过滤获得的纯水或去离子水洗涤2‑5次，其中，滤饼用RO反渗透膜过滤获得的纯水或去离子水先浸泡10‑120min，再将水滤去，过滤后，进一步得到硫化锰；步骤3）中的硫化锰用纯水按质量比为1:1打浆，制得硫化锰浆料，控制硫化锰浆料温度至50‑100℃，搅拌并往硫化锰浆料中加入质量分数为50‑85%的硫酸，酸解反应2‑6h，制取硫酸锰溶液；步骤4）中硫酸锰溶液经浓缩、结晶、晶体分离、干燥得到电池级硫酸锰。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常开军，张克华，杨晓平，
申请(专利权)人：湖北浩元材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42