一種降低硫酸錳中鈣、鎂、鉀、鈉離子含量的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種降低硫酸錳中鈣、鎂、鉀、鈉離子含量的方法，本發(fā)明專利技術(shù)基于FeF3中的F-可以沉淀溶液中的鈣、鎂離子，F(xiàn)e3+可以與鉀、鈉離子生成硫酸配鹽而沉淀，多余的Fe3+水解形成的Fe(OH)3具有顯著的絮凝效果，因此將FeF3作為一種新型硫酸錳除雜劑，通過調(diào)整pH值，使鈣、鎂、鉀、鈉離子先后沉淀，從而一步分離普通硫酸錳中較難分離的鈣、鎂、鉀、鈉離子，得到的產(chǎn)品可以達(dá)到電池級(jí)或電子級(jí)錳基原料生產(chǎn)所需的高純硫酸錳對(duì)鈣、鎂、鉀、鈉離子含量的要求。本發(fā)明專利技術(shù)具有添加除雜劑次數(shù)少，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，除雜效果顯著，所獲硫酸錳純度高、產(chǎn)率高，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)等特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種制備高純硫酸錳的除雜方法，特別是降低低純度硫酸錳或硫酸錳溶液中較難除去的鈣、鎂、鉀、鈉離子含量，得到高純度硫酸錳的方法，屬于粉體材料制備領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
硫酸錳是一種非常重要的基礎(chǔ)錳鹽，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化肥、飼料、食品、農(nóng)藥、造紙、催化劑等行業(yè)，世界上近80%的錳產(chǎn)品是用硫酸錳或者硫酸錳溶液制備。目前我國(guó)的硫酸錳主要由錳礦通過硫酸浸取后再經(jīng)除雜而成，溶液中仍然含有一定量雜質(zhì)離子。 隨著鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，鋰離子電池正極材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為最具活力與最具投資價(jià)值的行業(yè)。以錳酸鋰、鎳錳二元材料以及鎳、鈷、錳三元材料為代表的錳系正極材料是鋰離子電池行業(yè)代表性的正極材料，制備這些正極材料均需要以高純硫酸錳，以及通過高純硫酸錳制備的二氧化錳、碳酸錳、高純四氧化三錳中的一種或幾種組合為錳基原料，因此將普通硫酸錳經(jīng)除雜制備高純硫酸錳具有重要的意義。普通硫酸錳溶液中鈣、鎂、鉀、鈉雜質(zhì)含量一般都大于lOOOppm。鑒于硫酸錳溶液中所含鈣、鎂離子與錳離子的化學(xué)性質(zhì)十分相似，鉀、鈉離子又難以生成沉淀，因此要從硫酸錳溶液中有效地分離出鈣、鎂、鉀、鈉而又不影響硫酸錳產(chǎn)品的質(zhì)量是十分困難的。傳統(tǒng)的高純硫酸錳生產(chǎn)工藝主要有:(I)分別加入硫酸鐵和氟化錳，兩步去除鈣、鎂、鉀、鈉離子(中國(guó)專利:201010243859.7高純一水硫酸錳及其制備方法；200910193398.4 一種電子級(jí)高純一水合硫酸錳的制備方法)，此類方法除雜工藝相對(duì)較長(zhǎng)，工藝條件難控制，除雜效果不理想；(2)加入二氧化錳的活性化物，吸附K離子及重金屬離子(中國(guó)專利:96103704.0電解二氧化錳用硫酸錳溶液的純化方法)，此類方法除雜劑的制備方法復(fù)雜，除雜劑本身品質(zhì)難以控制，除雜劑質(zhì)量對(duì)除雜效果影響很大，除雜效果不理想。因此尋找一種工藝條件簡(jiǎn)單易控，除雜效果理想的有效除雜方法顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種降低普通硫酸錳中鈣、鎂、鉀、鈉離子含量的方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是，，其特征在于，包括以下步驟:(I)將普通硫酸錳配制成濃度為50 500g/L的硫酸錳溶液；(2)用I 18.4mol/L的硫酸溶液將溶液pH值調(diào)節(jié)至2.0 6.0 ;(3)加入除雜劑FeF3,除雜劑的用量為鈣、鎂離子所需除雜劑理論用量的100% 200% ；(4)加入晶種，晶種的用量為硫酸猛質(zhì)量的1% 5%,促進(jìn)結(jié)晶過程；(5)攪拌0.5 4h，靜置I 24h后將溶液沉淀過濾，得到溶液A ；(6)將溶液A用I 18.4mol/L的硫酸溶液將pH值調(diào)節(jié)至O 4.0 ;攪拌I 12h ；(7)靜置I 24h后將晶體過濾，得到溶液B ；(8)加入錳化合物將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至3.5 7.0,使多余的鐵離子水解成為Fe (OH) 3，靜置I 24h后將沉淀過濾，得到溶液C ；(9)將溶液C常壓濃縮、結(jié)晶、脫水、干燥，得到低鈣、鎂、鉀、鈉離子的硫酸錳固體。所述的錳化合物是碳酸錳或氫氧化錳。溶液溫度控制在40 95°C ;所述的晶種是黃鈉鐵礬晶體或黃鉀鐵礬晶體中的一種或一種以上。本專利技術(shù)具有如下的技術(shù)效果，本專利技術(shù)將FeF3作為硫酸錳除雜劑，F(xiàn)eF3中的F_可以沉淀溶液中的鈣、鎂離子，F(xiàn)e3+可以與鉀、鈉離子生成硫酸配鹽而沉淀，多余的Fe3+水解形成的Fe (OH) 3具有顯著的絮凝效果，通過調(diào)整PH值，使鈣、鎂、鉀、鈉離子先后沉淀，從而一步分離普通硫酸錳中較難分離的鈣、鎂、鉀、鈉離子，本專利技術(shù)具有簡(jiǎn)單易控，價(jià)格低廉，除雜效果優(yōu)異等特點(diǎn)。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)的原理如下:Ca2++2r — CaF2 II Mg2++2r —MgF2 I23Fe2(SO4)3+12H20+Na2S04 — Na2Fe6(SO4)4(OH)12 I +6H2S033Fe2(SO4)3+12H20+K2S04 — K2Fe6(SO4)4(OH)12 I +6H2S04Fe3++30r — Fe (OH) 3 I5 溶液中多余的Fe3+按式5水解，形成具有絮凝效果的Fe (OH) 3，促進(jìn)溶液的凈化和雜質(zhì)的去除。實(shí)施例1:取500g工業(yè)硫酸錳固體溶于水后加水至1500mL，通過原子吸收測(cè)得硫酸錳溶液中鈣離子濃度為653ppm、鎂離子濃度為3633ppm、鈉離子濃度為1683ppm、鉀離子濃度為1088ppm ;將溶液升溫至65°C，用lOmol/L的硫酸溶液將pH調(diào)節(jié)至3.5 ;加入27.8g FeF3固體，攪拌lh，靜置6h后將沉淀過濾；用IOmoI/L的硫酸溶液將pH調(diào)節(jié)至2.0,升溫至95°C，加入IOg黃鈉鐵礬晶體，攪拌2h，恒溫靜置12h后將晶體過濾；加入93.8g MnCO3將過濾后的溶液PH調(diào)節(jié)至4.3，靜置24h后過濾；將過濾后溶液常壓濃縮、結(jié)晶、脫水、干燥得到硫酸錳固體。經(jīng)原子吸收測(cè)得硫酸錳固體中鈣離子濃度為24ppm、鎂離子濃度為32ppm、鉀離子濃度為llppm、鈉離子濃度 為44ppm,猛離子含量為32.30%。得到的產(chǎn)品各元素除雜前后含量如下表。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種降低硫酸錳中鈣、鎂、鉀、鈉離子含量的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將普通硫酸錳配制成濃度為50～500g/L的硫酸錳溶液；(2)用1～18.4mol/L的硫酸溶液將溶液pH值調(diào)節(jié)至2.0～6.0；(3)加入除雜劑FeF3，除雜劑的用量為鈣、鎂離子所需除雜劑理論用量的100％～200％；(4)加入晶種，晶種的用量為硫酸錳質(zhì)量的1％～5％；(5)攪拌0.5～4h，靜置1～24h后將溶液沉淀過濾，得到溶液A；(6)將溶液A用1～18.4mol/L的硫酸溶液將pH值調(diào)節(jié)至0～4.0；攪拌1～12h；(7)靜置1～24h后將晶體過濾，得到溶液B；(8)加入錳化合物將溶液B的pH值調(diào)節(jié)至3.5～7.0，靜置1～24h后將沉淀過濾，得到溶液C；(9)將溶液C常壓濃縮、結(jié)晶、脫水、干燥，得到低鈣、鎂、鉀、鈉離子的硫酸錳固體。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種降低硫酸錳中鈣、鎂、鉀、鈉離子含量的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將普通硫酸錳配制成濃度為50 500g/L的硫酸錳溶液； (2)用I 18.4mol/L的硫酸溶液將溶液pH值調(diào)節(jié)至2.0 6.0 ; (3)加入除雜劑FeF3，除雜劑的用量為鈣、鎂離子所需除雜劑理論用量的100% 200% ； (4)加入晶種，晶種的用量為硫酸猛質(zhì)量的1% 5%； (5)攪拌0.5 4h，靜置I 24h后將溶液沉淀過濾，得到溶液A ；(6)將溶液A用I 18.4mol/L的硫酸溶液將pH值調(diào)節(jié)至O 4.0 ;攪拌I 12h ; (7)靜置I 24h后...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王先友，易欣，胡海，舒洪波，楊秀康，胡本安，魏?jiǎn)⒘?/a>，鄒貴山，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湘潭大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：