一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法技术

本发明专利技术提供了一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法，属于硫酸锰纯化技术领域。本发明专利技术使用将浓硫酸与工业硫酸锰溶液在常温下搅拌混合，利用过量硫酸根产生的同离子效应，导致硫酸锰晶体析出，从而与工业硫酸锰溶液中的钙、镁离子初步分离；通过将硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液并与过量浓硫酸进行重结晶，能够进一步分离出硫酸锰溶液中的钙、镁离子，从而提高硫酸锰晶体的纯度；本发明专利技术采用无水乙醇进行洗涤，无水乙醇对硫酸锰晶体中的钙镁离子也具有分离作用，同时也可以缓解浓硫酸过量使用导致的晶体粘度过高难以烘干的现象。同时，本发明专利技术方法简单、成本低、不污染环境。

【技术实现步骤摘要】
一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法
本专利技术涉及硫酸锰纯化
，特别涉及一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法。
技术介绍
随着新能源汽车的不断发展，新能源汽车逐渐成为引领世界汽车产业转型的重要力量。动力电池正极材料是制约新能源汽车发展的一大瓶颈。目前动力电池正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂以及以镍盐、钴盐、锰盐为原料的三元正极材料。硫酸锰作为三元正极材料的原料之一，其纯度直接影响着动力电池的性能。高纯硫酸锰主要是通过工业硫酸锰溶液，即硫酸法浸出锰矿得到的硫酸锰溶液制备得到，然而，硫酸法浸出锰矿得到的硫酸锰溶液中含有较多的钙镁离子，需要钙镁进行分离，以获得高纯硫酸锰。高纯硫酸锰的技术指标为MnSO4·H2O含量≥99wt％、Mn含量≥32wt％、钙镁含量低于50ppm。目前高纯硫酸锰的传统制备方法主要有蒸发结晶法、氟化沉淀法和萃取法，其中蒸发结晶法需要在120～180℃条件下进行蒸发结晶，能耗高，导致生产成本较高；氟化沉淀法需要加入氟化铵、氟化钠、氟化钡等作为沉淀剂，会引入新的杂质离子，且工艺较为复杂；萃取法需要使用有机相(如Versatic10和磺化煤油)作为萃取相，会造成环境污染。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法。本专利技术能够得到高纯硫酸锰，且方法简单、条件温和、成本低、不引入新离子，对环境污染小。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法，包括以下步骤：(1)在25～35℃，将过量浓硫酸与工业硫酸锰溶液搅拌混合，之后进行静置和固液分离，得到硫酸锰晶体；(2)在25～35℃，将所述硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液与过量浓硫酸混合进行重结晶，得到硫酸锰重结晶晶体；(3)使用无水乙醇对所述硫酸锰重结晶晶体进行洗涤，将所述洗涤后的固体进行干燥，得到高纯硫酸锰晶体。优选的，所述步骤(2)中重结晶的次数为1～8次。优选的，所述步骤(1)中工业硫酸锰溶液中锰离子的浓度为0.3～4mol/L。优选的，所述步骤(1)中浓硫酸与工业硫酸锰溶液的体积比为50：6～25。优选的，所述步骤(1)中搅拌混合的搅拌速率为200～1500rpm，搅拌混合的时间为0.01～3h。优选的，所述步骤(1)中静置的时间为0.1～24h。优选的，所述步骤(2)中浓硫酸与饱和硫酸锰溶液的体积比为50：6～25。优选的，所述步骤(3)中无水乙醇的体积与硫酸锰重结晶晶体的质量比为25mL:5～22g。优选的，所述步骤(3)中洗涤的次数为1～4次。优选的，所述步骤(3)中干燥的温度为120～200℃，时间为0.5～24h。本专利技术提供了一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法，本专利技术使用将浓硫酸与工业硫酸锰溶液在常温下搅拌混合，利用过量硫酸根产生的同离子效应，导致硫酸锰晶体析出，从而与工业硫酸锰溶液中的钙、镁离子初步分离；通过将硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液并与过量浓硫酸进行重结晶，能够进一步分离出硫酸锰溶液中的钙、镁离子，从而提高硫酸锰晶体的纯度；本专利技术采用无水乙醇进行洗涤，无水乙醇对硫酸锰晶体中的钙镁离子也具有分离作用，这是由于硫酸镁等杂质可以微溶于无水乙醇，硫酸锰不溶于无水乙醇；同时无水乙醇也可以缓解浓硫酸过量使用导致的晶体粘度过高难以烘干的现象。本专利技术在25～35℃进行搅拌混合并结晶，能够避免蒸发结晶法的高能耗问题，从而减少成本；本专利技术使用浓硫酸和无水乙醇作为提纯试剂，成本低廉，不产生有毒有害物质；本专利技术不使用有机相作为提纯试剂，对环境污染小；本专利技术不采用沉淀剂等试剂，不会引入新的杂质；本专利技术采用浓硫酸重复结晶-无水乙醇洗涤的方式提纯硫酸锰，操作简单，适于工业化大批量生产。实施例结果表明，本专利技术所得硫酸锰晶体中MnSO4·H2O含量≥99.0wt％、Mn含量≥32.0wt％、钙含量≤0.005wt％、镁含量≤0.005wt％。具体实施方式本专利技术提供了一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法，包括以下步骤：(1)在25～35℃，将过量浓硫酸与工业硫酸锰溶液搅拌混合，之后进行静置和固液分离，得到硫酸锰晶体；(2)在25～35℃，将所述硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液与过量浓硫酸混合进行重结晶，得到硫酸锰重结晶晶体；(3)使用无水乙醇对所述硫酸锰重结晶晶体进行洗涤，将所述洗涤后的固体进行干燥，得到高纯硫酸锰晶体。本专利技术在25～35℃，优选在28～32℃，将过量浓硫酸与工业硫酸锰溶液搅拌混合，之后进行静置和固液分离，得到硫酸锰晶体。本专利技术对所述工业硫酸锰溶液的来源不做限定，作为本专利技术的一个具体实施例，所述工业硫酸锰溶液为硫酸法浸出锰矿得到的硫酸锰溶液，其中包括锰离子、以及钙离子、镁离子、铁离子、铁离子、钾离子、镍离子等杂质离子。在本专利技术中，所述工业硫酸锰溶液中锰离子的浓度优选为1.8～22.9g/100mL，更优选为10～22g/100mL，进一步优选为15～22g/100mL；或者，在本专利技术中，所述工业硫酸锰溶液中锰离子的浓度优选为0.3～4mol/L，更优选为1.8～4mol/L。在本专利技术中，所述浓硫酸的质量浓度优选为98％。在本专利技术中，所述浓硫酸与工业硫酸锰溶液的体积比优选为50：6～25，更优选为50:10～20，进一步优选为50:12～18。在本专利技术中，所述搅拌混合的速率优选为200～1500rpm，更优选为400～1000rpm，进一步优选为600～800rpm；所述搅拌混合的时间优选为0.01～3h，更优选为0.1～2h，进一步优选为0.5～1h。本专利技术使用将浓硫酸与工业硫酸锰溶液在常温搅拌混合，利用过量硫酸根产生的同离子效应，导致硫酸锰晶体析出，从而与工业硫酸锰溶液中的钙、镁离子初步分离。在本专利技术中，所述静置的时间优选为0.1～24h，更优选为1～15h，进一步优选为5～10h。本专利技术对所述固液分离的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的固液分离方式即可，具体的如过滤。得到所述硫酸锰晶体后，本专利技术在25～35℃，优选在28～32℃，将所述硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液与过量浓硫酸混合进行重结晶，得到硫酸锰重结晶晶体。本专利技术对所述配制饱和硫酸锰溶液的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的溶液配制方式将硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液即可。在本专利技术中，所述饱和硫酸锰溶液与浓硫酸的体积比优选为50：6～25，更优选为50:10～20，进一步优选为50:12～18。在本专利技术中，所述重结晶的次数优选为1～8次，更优选为4～6次。本专利技术通过将硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液并重结晶的方式，进一步分离出硫酸锰溶液中的钙、镁离子，从而提高硫酸锰晶体的纯度。得到所述硫酸锰晶体后，本专利技术使用无水乙醇对所述硫酸锰重结晶晶体进行洗涤，将所述洗涤后的固体进行干燥，得到高纯硫酸锰晶体。在本专利技术中，无水乙醇的体积与硫酸锰晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法，包括以下步骤：/n(1)在25～35℃，将过量浓硫酸与工业硫酸锰溶液搅拌混合，之后进行静置和固液分离，得到硫酸锰晶体；/n(2)在25～35℃，将所述硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液与过量浓硫酸混合进行重结晶，得到硫酸锰重结晶晶体；/n(3)使用无水乙醇对所述硫酸锰重结晶晶体进行洗涤，将所述洗涤后的固体进行干燥，得到高纯硫酸锰晶体。/n

【技术特征摘要】
1.一种浓硫酸协同无水乙醇提纯工业硫酸锰的方法，包括以下步骤：
(1)在25～35℃，将过量浓硫酸与工业硫酸锰溶液搅拌混合，之后进行静置和固液分离，得到硫酸锰晶体；
(2)在25～35℃，将所述硫酸锰晶体配制成饱和硫酸锰溶液与过量浓硫酸混合进行重结晶，得到硫酸锰重结晶晶体；
(3)使用无水乙醇对所述硫酸锰重结晶晶体进行洗涤，将所述洗涤后的固体进行干燥，得到高纯硫酸锰晶体。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中重结晶的次数为1～8次。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中工业硫酸锰溶液中锰离子的浓度为1.8～22.9g/100mL。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中浓硫酸与工业硫酸锰溶液的体积比为50：6～25。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王开拓，陈厚杨，韦悦周，明宪权，詹锋，
申请(专利权)人：广西大学，中信大锰矿业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西;45