饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液和磷酸锰铁锂正极材料的方法技术

本发明专利技术公开了饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液和磷酸锰铁锂正极材料的方法，涉及化工技术领域。该方法包括：将饲料级硫酸锰晶体加水溶解，过滤得到硫酸锰溶液；将硫酸锰溶液与皂化有机相混合进行萃取，得到富锰有机相，其中，皂化有机相主要通过酸性萃取剂、稀释剂和碱液混合得到；将富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相。本申请选用饲料级硫酸锰作为原料，成本更低，并且采用皂化有机相进行萃取，萃取效果更佳，萃取所得电池级磷锰溶液纯度高，制备得到磷酸锰铁锂杂质含量低。含量低。

【技术实现步骤摘要】
饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液和磷酸锰铁锂正极材料的方法


[0001]本专利技术涉及化工
，具体而言，涉及饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液和磷酸锰铁锂正极材料的方法。

技术介绍

[0002]锰是一种战略资源，广泛应用于钢铁冶炼、化学工业、有色冶金等领域。锰是钢最基本的元素，是对性能产生重要影响的合金元素，所有钢种和钢材均含锰。随着近年新能源产业的发展，锰也广泛合成三元正极材料与磷酸锰铁锂，使得对锰资源的需求得到快速的提升。目前工业上合成磷酸锰铁锂的锰源主要是单质锰、电池级硫酸锰、硝酸锰或碳酸锰等，采用上述电池级锰源，生产成本高。
[0003]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液和磷酸锰铁锂正极材料的方法，本专利技术以低成本饲料级硫酸锰晶体为原料，使用酸性萃取剂分离钙镁杂质，采用一级萃取、一级洗涤、一级反萃工艺路线，钙镁杂质去除率高于97％，磷酸或含磷酸的混酸反萃得到电池级磷锰溶液，还可通过补充铁源、锂源和铁源等，制备磷酸锰铁锂正极材料。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，其包括：
[0007]将饲料级硫酸锰晶体加水溶解，过滤得到硫酸锰溶液；
[0008]将所述硫酸锰溶液与皂化有机相混合进行萃取，得到富锰有机相与萃余液，其中，所述皂化有机相通过酸性萃取剂、稀释剂和碱液混合得到；将所述富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相。
[0009]在可选的实施方式中，所述皂化有机相是通过在酸性萃取剂中加入稀释剂得到有机相，再加入碱液对所述有机相进行皂化获得的；
[0010]优选地，所述酸性萃取剂包括C272、P507和MEHPA中的一种或多种；
[0011]优选地，所述碱液中的阳离子与所述硫酸锰溶液中钙镁锰离子总和的摩尔比为(2～2.1):1。
[0012]在可选的实施方式中，所述皂化有机相的制备包括特征(1)
‑
特征(4)中的至少一种；
[0013]特征(1)：所述硫酸锰溶液与所述皂化有机相的质量比为1：(2～3)；
[0014]特征(2)：所述酸性萃取剂和所述稀释剂的质量比为(3～4):(7～6)；
[0015]特征(3)：所述稀释剂包括260#溶剂油和煤油中的一种或多种；
[0016]特征(4)：所述碱液包括氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中任意一种，所述碱液中铵根
离子或钠离子或钾离子与硫酸锰溶液中钙镁锰离子总和的摩尔比为(2～2.1):1。
[0017]在可选的实施方式中，将所述富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相的步骤，包括：采用洗涤酸对所述富锰有机相进行洗涤，得到净化富锰有机相；
[0018]优选地，所述洗涤酸为硫酸，所述硫酸的质量为所述富锰有机相质量的15％～20％；
[0019]优选地，所述洗涤酸中氢离子为所述硫酸锰溶液中钙镁锰离子总和的摩尔量的40％～50％。
[0020]在可选的实施方式中，将所述富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相的步骤，包括：采用至少含有磷酸的反萃酸对所述净化富锰有机相进行反萃，获得所述电池级磷锰溶液和所述反萃有机相；
[0021]优选地，所述反萃酸包括磷酸，或磷酸与硫酸、硝酸、盐酸、柠檬酸、乙酸、草酸中一种或多种形成的混酸；依据所需磷酸锰铁锂中的磷离子含量和锰离子含量调控所述反萃酸中磷离子和氢离子的摩尔量。
[0022]在可选的实施方式中，所述反萃酸的质量为所述净化富锰有机相质量的50％～100％；
[0023]优选地，所述反萃酸中P与所述净化富锰有机相中Mn的摩尔比为1：(0.5～0.8)；
[0024]优选地，所述反萃酸中H离子与所述净化富锰有机相中Mn的摩尔比为(2～2.5):1；
[0025]在可选的实施方式中，所述饲料级硫酸锰制备磷酸锰铁锂的方法还包括：将所述反萃有机相用水进行洗涤，得到再生有机相。
[0026]具体地，所述再生有机相为未经碱液皂化前的有机相，即由酸性萃取剂和稀释剂混合得到的有机相，换句话说，在皂化有机相中酸性萃取剂可循环利用。
[0027]在可选的实施方式中，所述饲料级硫酸锰晶体加水溶解时具有特征(5)
‑
特征(8)中的至少一种；
[0028]特征(5)：所述饲料级硫酸锰晶体与所述水的固液比为1：(6～6.5)；
[0029]特征(6)：所述水为纯水、去离子水、蒸馏水和超纯水中的至少一种；
[0030]特征(7)：所述饲料级硫酸锰晶体与所述水进行溶解时的温度为20
‑
30℃；
[0031]特征(8)：所述硫酸锰溶液中包含：Mn
2+
含量为40～50g/L，Ca
2+
含量为100～300ppm，Mg
2+
含量为200～400ppm。
[0032]在可选的实施方式中，所述电池级磷锰溶液中，Mn
2+
含量为30～40g/L，Ca
2+
含量为5ppm以下，Mg
2+
含量为5ppm以下。
[0033]第二方面，本专利技术提供一种磷酸锰铁锂正极材料的方法，其包括：
[0034]如前述实施方式任一项所述的饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法制备获得的电池级磷锰溶液；
[0035]在所述电池级磷锰溶液中加入铁源、锂源和碳源混合得到磷酸锰铁锂前驱体；
[0036]将所述磷酸锰铁锂前驱体进行烧结处理，得到磷酸锰铁锂正极材料。
[0037]在可选的实施方式中，所述铁源为硝酸铁，所述锂源为氢氧化锂和碳酸锂中任意一种；所述碳源为蔗糖和葡萄糖中任意一种。
[0038]本专利技术具有以下有益效果：
[0039]本申请提供的饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，本申请针对饲料级硫酸锰选择特定的皂化有机相进行萃取，本申请中的皂化有机相区别于常规的萃取剂，以常规的P204萃取剂为例，由于金属萃取顺序及本身萃取剂的物理化学性质，使得P204无法达到本申请的萃取效果。本申请可以实现更佳的皂化效果，进而萃取效果更佳，为后续的洗涤和反萃奠定基础。饲料级硫酸锰萃取后所得电池级磷锰溶液纯度高，制备得到磷酸锰铁锂正极材料杂质含量低(Ca
2+
：≤5ppm，Mg
2+
：≤5ppm)；在本申请中，皂化有机相中的酸性萃取剂循环利用，在生产上可通过电机提供搅拌动力，以及特定的萃取箱，能耗低；应用范围广泛，操作简单。
[0040]进一步地，采用饲料级硫酸锰为原料，价格较低，相比于现有技术中的采用电池级硫酸锰、工业级碳酸锰、电解锰等原料，具有较高的成本优势。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，其特征在于，包括以下步骤：将饲料级硫酸锰晶体加水溶解，过滤得到硫酸锰溶液；将所述硫酸锰溶液与皂化有机相混合进行萃取，得到富锰有机相与萃余液；其中，所述皂化有机相主要通过酸性萃取剂、稀释剂和碱液混合得到；将所述富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相。2.根据权利要求1所述的饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，其特征在于，所述皂化有机相是通过在所述酸性萃取剂中加入所述稀释剂得到有机相，再加入所述碱液对所述有机相进行皂化获得的；优选地，所述酸性萃取剂包括C272、P507和MEHPA中的一种或多种；优选地，所述碱液中的阳离子与所述硫酸锰溶液中钙镁锰离子总和的摩尔比为(2～2.1):1。3.根据权利要求1所述的饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，其特征在于，所述硫酸锰溶液与所述皂化有机相混合进行萃取的过程包括特征(1)
‑
特征(4)中的至少一种；特征(1)：所述硫酸锰溶液与所述皂化有机相的质量比为1：(2～3)；特征(2)：所述酸性萃取剂和所述稀释剂的质量比为(3～4):(7～6)；特征(3)：所述稀释剂包括260#溶剂油和煤油中的至少一种；特征(4)：所述碱液包括氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中任意一种，所述碱液中铵根离子或钠离子或钾离子与所述硫酸锰溶液中钙镁锰离子总和的摩尔比为(2～2.1):1。4.根据权利要求1所述的饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，其特征在于，将所述富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相的步骤，包括：采用洗涤酸对所述富锰有机相进行洗涤后，得到净化富锰有机相；优选地，所述洗涤酸为硫酸，所述硫酸的质量为所述富锰有机相质量的15％～20％；优选地，所述洗涤酸中氢离子为所述硫酸锰溶液中钙镁锰离子总和的摩尔量的40％～50％。5.根据权利要求4所述的饲料级硫酸锰制备电池级磷锰溶液的方法，其特征在于，将所述富锰有机相进行洗涤后反萃，获得电池级磷锰溶液和反萃有机相的步骤，包括：采用至少含有磷酸的反萃酸对所述净化富锰有机相进行反萃，获得所述电池级磷锰溶液和所述反萃有机相；优选地，所述反萃酸包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，赵吕兴，郑立聪，李意能，孔令涌，
申请(专利权)人：曲靖市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：