一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法技术

本发明专利技术属于湿法冶金领域，公开了一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，包括如下步骤：(1)将萃取剂二(2,4,4

【技术实现步骤摘要】
一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法


[0001]本专利技术涉及湿法冶金领域，特别涉及一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法。

技术介绍

[0002]近年来，社会大众的环保意识的逐步加强，以及高校、科研单位及企业在动力电池、电池管理系统等方面的研发的持续努力，电动汽车市场得到了快速发展。随着新能源车的快速产业化，其销量将突飞猛进，锂离子电池的保有量也将会随之呈几何级数增长，与此同时，废旧锂离子动力电池的污染问题和合理资源化回收利用的问题成为当期那乃至今后普遍关注和亟待解决的难题。
[0003]锰作为重要的战略物资，在国民经济发展中有着特殊的重要地位。湿法冶金回收镍钴锰时一般都会涉及到用P204萃取除杂的工艺，其目的是将镍钴锰溶液净化，去除镍钴锰溶液中的钙、铜、锌、镉、镁、铝等杂质，但是当除杂时由于锰与杂质分离系数较小，除杂过程中会损失一部分锰，造成锰的回收率普遍低于镍和钴。目前P204锰反萃液中除钙、铜、铬、硅、锌等比较困难，一般企业都采用沉淀法处理，但沉淀时锰与杂质离子一起沉淀形成的渣只能作为危废渣处理或者折价给其他公司处理，造成锰的回收率低，危废产生量大、生产成本高，不利于锰的资源化和可持续发展。
[0004]CN113072487A公开了这一种含吡啶基杯[4]芳香烃衍生物及其制备方法和作为锰离子萃取剂的应用，该方法采用含吡啶基杯[4]芳香烃衍生物与P204的混合有机相来提高对锰离子的选择性，实现锰和镍、钴、镁、锂的分离，该方法加入P204虽然可以增强锰的选择性，改善分相效果，但对杂质钙、锌、铜、铬、镉的萃取率也会加强，尤其是钙，得到的硫酸锰反萃液质量极低，不能直接用于前驱体合成；
[0005]论文“Cyanex272采取分离锰与钙镁的试验研究”，采用Cyanex272对模拟只含钙镁的硫酸锰溶液进行锰与钙镁的分离探究，在最佳条件下锰的萃取率可以达到99.42％，镁的去除率可以达到99.52％，钙的去除率可以达到99.68％，钙镁可以达到电池级硫酸锰的要求，但实验发现Cyanex272在萃锰的同时对杂质硅、铬、锌的萃取液较强，在实验条件下反萃液硫酸锰溶液中硅、铬、锌等杂质无法满足电池级硫酸锰的要求，而且Cyanex272萃取剂价格在20万元/吨左右，是P204、P507等膦酸类萃取剂价格的5
‑
10倍，经济效益差。
[0006]上述方案存在萃取剂分相不佳、有机损耗大，一步法得到的硫酸锰溶液中杂质含量无法满足电池级硫酸锰要求、经济效益低等问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，本专利技术采用HBL116和二(2,4,4
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三甲基戊基)次膦酸两种萃取剂协同萃取，解决了HBL116对钙铜锌萃取率高分相不佳和二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸成本高对硅、铬等萃取率高的问题，协同萃取后具有萃取效率高，锰与钙铜硅铬等元素分离系数大；水溶性低，有机损耗少；
反萃率高，可高效短程回收，反萃后的有机相可循环利用，有机稳定；工艺流程短，生产成本低，设备投资少；实现了废水中锰的资源化，提高了锰的回收率。
[0008]具体地，本专利技术包括以下内容：
[0009]一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)将萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸和协萃剂HBL116配制成组合萃取剂，加入稀释剂配制成萃取有机相；
[0011](2)使用步骤(1)所得的萃取有机相萃取含钙铜铬硅的锰溶液，得到负载有机相和萃余水相；
[0012](3)使用反萃剂对洗涤后的负载有机相进行反萃处理，得到高纯硫酸锰溶液，实现锰与钙、铜、铬、硅、镁、钠等杂质离子的高效分离。
[0013]其中，所述协萃剂HBL116购买于湖南宏邦材料科技有限公司；HBL116萃取剂在水溶液中的萃取顺序为Fe
3+
>Mn离子》Ca
2+
＞Mg
2+
，性能参数如下：颜色：红棕色油状液体、比重0.94
‑
0.97g/cm3、粘度≥24mPa
·
s、含量≥98％、闪点≥70℃。
[0014]优选地，以步骤(1)所述组合萃取剂的体积为100％计，所述萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸的体积占比为15％
‑
25％；具体地，所述萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸的体积占比可以为15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、或25％等。
[0015]优选地，所述协萃剂HBL116的体积占比为5％
‑
10％，具体可以是5％、6％、7％、8％、9％、或10％等。
[0016]优选地，步骤(1)所述稀释剂为煤油、磺化煤油、Escaid110、庚烷、己烷、十二烷中的任意一种或至少两种的组合；
[0017]优选地，以所述萃取有机相的体积为100％计，所述组合萃取剂的体积占比为20％
‑
35％，具体可以是20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、或35％等。
[0018]优选地，所述稀释剂的体积占比为65％
‑
80％，具体可以是65％、67％、69％、71％、73％、75％、77％、78％、或80％等。
[0019]优选地，步骤(2)所述的萃取有机相在萃取前进行皂化处理；所述皂化处理的皂化剂为碱性溶液；所述碱性溶液为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、氢氧化镁等中的任意一种或至少两种的组合；
[0020]优选地，所述碱性溶液的浓度为5
‑
12mol/L，具体可以是5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L、或12mol/L等。
[0021]优选地，所述皂化处理的皂化度为0％
‑
50％，具体可以是0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、或50％等，其中，皂化度为0％即不进行皂化处理。
[0022]优选地，步骤(2)所述萃取操作中萃取有机相和含钙铜铬硅的锰溶液的体积比为1：(0.05
‑
15)，具体可以是1:0.05、1:0.1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:4、1:10、或1:15等。
[0023]优选地，步骤(2)所述萃取为单级萃取或多级逆流萃取，优选为多级逆流萃取；
[0024]优选地，所述多级逆流萃取级数为3
‑
10级，具体可以是3级、4级、5级、6级、7级、8级、9级、或10级等。
[0025]优选地，步骤(2)所述萃取段水相的pH值控制在2
‑
6，具体可以是2、3、4、5、或6等。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸和协萃剂HBL116配制成组合萃取剂，加入稀释剂配制成萃取有机相；(2)使用步骤(1)所得的萃取有机相萃取含钙铜铬硅的锰溶液，得到负载有机相和萃余水相；(3)使用反萃剂对洗涤后的负载有机相进行反萃处理，得到高纯硫酸锰溶液。2.根据权利要求1所述的一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，以步骤(1)所述组合萃取剂的体积为100％计，所述萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸的体积占比为15％
‑
25％。3.根据权利要求2所述的一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，所述协萃剂HBL116的体积占比为5％
‑
10％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(1)所述稀释剂为煤油、磺化煤油、Escaid110、庚烷、己烷、十二烷中的任意一种或至少两种的组合；所述稀释剂的体积占比为65％
‑
80％。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(2)所述的萃取有机相在萃取前进行皂化处理，所述皂化处理的皂化剂为碱性溶液，所述碱性溶液为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、氢氧化镁等中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求5所述的一种从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，所述碱性溶液的浓度为5
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12mol/L；所述皂化处理的皂化度为0％
‑
50％。7.根据权利要求1
‑
3任一项所述的从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(2)所述萃取操作中萃取有机相和含钙铜铬硅的锰溶液的体积比为1：(0.05
‑
15)。8.根据权利要求1
‑
3任一项所述的从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(2)所述萃取为单级萃取或多级逆流萃取。9.根据权利要求1
‑
3任一项所述的从含钙铜铬硅的锰溶液中制备高纯硫酸锰的方法，其特征在于，步骤(2)所述萃取段水相的pH值控制在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣荣，刘黄华，刘勇奇，巩勤学，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：