CN103708561A

CN103708561A - 一种锰离子连续沉淀工艺及装置

Info

Publication number: CN103708561A
Application number: CN201310626411.7A
Authority: CN
Inventors: 周成钢; 王继锋; 董海
Original assignee: Xi'an Maxsun-kores New Materials Co Ltd
Current assignee: Xi'an Maxsun-kores New Materials Co Ltd
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明提供一种锰离子连续沉淀工艺及装置，先加入含有0.5%晶种的去离子水至第一个缓冲罐容积的2/3，再将氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液同时并连续加入到第一个缓冲罐中，之后第一个缓冲罐中的液面到达一定高度时流入第二个缓冲罐中，然后第二个缓冲罐中的液面到达一定高度时直接流出或者流入第三个缓冲罐中，依此类推，最后使最后一个缓冲罐中流出的液体进入离心机中，将产品进行洗涤、抽干，得到最终产品。通过连续稳定恒比例地给定氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液，并利用多个缓冲罐控制反应速度和反应后液体的流出速度，保证产品的结晶速度不因酸度的变化或者反应速度的变化而受到影响，从而稳定地、连续地生产出碳酸锰。

Description

一种锰离子连续沉淀工艺及装置

技术领域

本发明涉及一种锰离子连续沉淀工艺及装置。

背景技术

碳酸锰是一种重要的化工产品，广泛用作脱硫的催化剂、瓷釉颜料、清漆催干剂，是制备电池正极材料化学二氧化锰、锰酸锂及其它锰盐的原料。也用于医药、机械零件和磷化处理等方面。国内现有的生产方法都是采用锰盐溶液和碳酸盐溶液在普通带搅拌的反应器内反应，得到的产品碳酸锰振实密度低，振实密度只有1.5g/cm³左右，锰纯度低，含量低于45％，不能满足锂离子电池正极材料锰酸锂的生产要求，也不适合用于制备高质量的化学二氧化锰。资料报道有采用氨基甲酸铵法生产重质碳酸锰，即用天然锰矿，加氨和二氧化碳浸出并水解为碳酸锰，该方法生产的碳酸锰虽振实密度较普通碳酸锰有大幅度提高，但仍达不到2.4g/cm³，并且氨浸过程中物料控制严格，反应条件苛刻，要求密闭加压，对设备材质要求高，生产成本相应较高。

氯化锰或硫酸锰与碳酸氢铵的反应是一个复分解沉淀反应，反应速度极快。目前成熟金属离子沉淀工艺采用均相间歇式的沉淀方式，通过控制碳酸氢铵、硫酸锰的浓度与酸度、温度等条件生产出合格的产品。但是其间歇式生产中，沉淀初期与终期的温度的升降，不仅浪费能源与消耗时间，而且生产效率低下。况且反应器瞬间的反应浓度与酸碱度的影响造成粒度分布不理想。氯化锰或硫酸锰溶液pH值较高时，结晶成核速度快，晶体成核速度大于生长速度，易生成质地疏松的低比重碳酸锰产品；当氯化锰或硫酸锰溶液的pH值较低时，沉淀反应的成核速度降低，有利于晶体生长，易生成质地致密的重质碳酸锰产品。碳酸锰沉淀反应时间对碳酸锰振实密度的影响也很大，反应新生成的细小颗粒不断沉积在晶核的表面或填充在晶核的内部孔隙中，因此延长反应时间有利于晶体的长大，生成致密的碳酸锰结晶。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种锰离子连续沉淀工艺及装置，能稳定地、连续地、高品质地生产碳酸锰。

为实现以上目的，本发明提供一种锰离子连续沉淀工艺，包括二个或二个以上的串联的等体积缓冲罐，具体包括如下步骤：步骤A：加入含有0.5%晶种的去离子水至第一个缓冲罐容积的2/3；步骤B：将氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液同时并连续加入到第一个缓冲罐中；步骤C：第一个缓冲罐中的液面到达一定高度时流入第二个缓冲罐中；步骤D：第二个缓冲罐中的液面到达一定高度时直接流出或者流入第三个缓冲罐中，依此类推；步骤E：使最后一个缓冲罐中流出的液体进入离心机中，将产品进行洗涤、抽干，得到最终产品。

进一步地，氯化锰或硫酸锰料液的离子浓度为0.5 ～1.5mol/l，酸度为0.1～0.0001mol/L；所述碳酸氢铵溶液的质量浓度为15～25%，缓冲罐内反应温度为30～60℃，缓冲罐内均设有搅拌装置，搅拌转速为500～700r/min，氯化锰或硫酸锰料液在缓冲罐中停留时间为1～1.5小时。

进一步地，在上述条件的基础上，所述氯化锰或硫酸锰料液的离子浓度为0.9mol/l，酸度为0.001mol/L，所述碳酸氢铵溶液的质量浓度为20%，先向缓冲罐中加入含有晶种的纯水2L，温度为35～45℃，缓冲罐内搅拌装置的搅拌转速均为600r/min，氯化锰或硫酸锰料液在缓冲罐中停留时间为1小时。

进一步地，本发明还包括一种为实现上述的锰离子连续沉淀工艺的装置，包括两个储料箱、离心装置和至少两个缓冲罐，缓冲罐底部均设有下出口，上部均设有上出口，缓冲罐的上出口通过管道串联起来并连通；两个储料箱底部的出口接入第一个缓冲罐中；缓冲罐中均设有搅拌装置。

本发明提供了一种锰离子连续沉淀工艺及装置，通过连续稳定横比例地给定氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液，并利用多个缓冲罐控制反应速度和反应后液体的流出速度，保证产品的结晶速度不因酸度的变化或者反应速度的变化而受到影响，不需要间歇，能实现对反应的良好控制，从而稳定地、连续地、高品质地生产出碳酸锰，具有很好的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 为本发明的装置结构示意图。

图中所示：1-储料箱；2-缓冲罐；3-下出口；4-上出口；5-搅拌装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种锰离子连续沉淀工艺，包括二个或二个以上的串联的等体积缓冲罐，具体包括如下步骤：步骤A：加入含有0.5%晶种的去离子水至第一个缓冲罐容积的2/3；步骤B：将氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液同时并连续加入到第一个缓冲罐中；步骤C：第一个缓冲罐中的液面到达一定高度时流入第二个缓冲罐中；步骤D：第二个缓冲罐中的液面到达一定高度时直接流出或者流入第三个缓冲罐中，依此类推；步骤E：使最后一个缓冲罐中流出的液体进入离心机中，将产品进行洗涤、抽干，得到最终产品。进一步地，氯化锰或硫酸锰料液的离子浓度为0.5 ～1.5mol/l，酸度为0.1～0.0001mol/L；碳酸氢铵溶液的质量浓度为15～25%，缓冲罐内反应温度为30～60℃，缓冲罐内均设有搅拌装置，搅拌转速为500～700r/min，氯化锰或硫酸锰料液在缓冲罐中停留时间为1～1.5小时。进一步地，在上述条件的基础上，氯化锰或硫酸锰料液的离子浓度为0.9mol/l，酸度为0.001mol/L，碳酸氢铵溶液的质量浓度为20%，先向缓冲罐中加入含有晶种的纯水2L，温度为35～45℃，缓冲罐内搅拌装置的搅拌转速均为600r/min，氯化锰或硫酸锰料液在缓冲罐中停留时间为1小时。

锰离子连续沉淀工艺实施例1：

先配置氯化锰或硫酸锰与碳酸氢铵溶液，氯化锰或硫酸锰溶液浓度为0.9mol/L,酸度0.001mol/L, 碳酸氢铵溶液质量浓度为20%, 在缓冲罐中加入500L纯水当底料，温度40℃，其体积3500mL，搅拌速度600r/min。再同时打开碳酸氢铵与氯化锰或硫酸锰溶液的进料阀门，连续加料沉淀, 然后浆料依次自动流入到下一个缓冲罐中，直到从第三个缓冲罐中流出并收集浆料，进行洗涤、抽率与烘干，即得到碳酸锰沉淀。此条件下得到碳酸锰：中心粒径D50 = 12μm ，振实密度：2.1g/cm³。

锰离子连续沉淀工艺实施例2：

先配置氯化锰或硫酸锰与碳酸氢铵溶液，氯化锰或硫酸锰溶液浓度为0.9mol/L,酸度0.01mol/L, 碳酸氢铵溶液质量浓度为20%, 在缓冲罐中加入500L纯水当底料，温度40℃，其体积3500mL，搅拌速度600r/min。再同时打开碳酸氢铵与氯化锰或硫酸锰溶液的进料阀门，连续加料沉淀, 然后浆料依次自动流入到下一个缓冲罐中，直到从第三个缓冲罐中流出并收集浆料，进行洗涤、抽率与烘干，即得到碳酸锰沉淀。此条件下得到碳酸锰：中心粒径D50 = 24μm ，振实密度：1.9g/ cm³。

锰离子连续沉淀工艺实施例3：

优选地，先配置氯化锰或硫酸锰与碳酸氢铵溶液，氯化锰或硫酸锰溶液浓度为1.3mol/L,酸度0.08mol/L, 碳酸氢铵溶液质量浓度为15%, 在缓冲罐中加入500L纯水当底料，温度45℃，其体积3500mL，搅拌速度700r/min。再同时打开碳酸氢铵与氯化锰或硫酸锰溶液的进料阀门，连续加料沉淀, 然后浆料依次自动流入到下一个缓冲罐中，直到从第三个缓冲罐中流出并收集浆料，进行洗涤、抽率与烘干，即得到碳酸锰沉淀。此条件下得到碳酸锰：中心粒径D50 = 7μm ，振实密度：2.2g/ cm³。

本发明还包括一种为实现上述的锰离子连续沉淀工艺的装置，包括两个储料箱1、离心装置和至少两个缓冲罐2，缓冲罐2底部均设有下出口3，上部均设有上出口4，缓冲罐2的上出口4通过管道串联起来并连通；两个储料箱1底部的出口接入第一个缓冲罐2中；缓冲罐2中均设有搅拌装置5。

本发明提供一种锰离子连续沉淀工艺及其制备装置，通过连续稳定恒比例地给定氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液，并利用多个缓冲罐控制反应速度和反应后液体的流出速度，保证产品的结晶速度不因酸度的变化或者反应速度的变化而受到影响，不需要间歇，能实现对反应的良好控制，从而稳定地、连续地、高品质地生产出碳酸锰，具有很好的技术效果。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种锰离子连续沉淀工艺，其特征在于：包括二个或二个以上的串联的等体积缓冲罐，具体包括如下步骤：

步骤A：加入含有0.5%晶种的去离子水至第一个缓冲罐容积的2/3；

步骤B：将氯化锰或硫酸锰料液与碳酸氢铵溶液同时并连续加入到第一个缓冲罐中；

步骤C：第一个缓冲罐中的液面到达一定高度时流入第二个缓冲罐中；

步骤D：第二个缓冲罐中的液面到达一定高度时直接流出或者流入第三个缓冲罐中，依此类推；

步骤E：使最后一个缓冲罐中流出的液体进入离心机中，将产品进行洗涤、抽干，得到最终产品。

2.如权利要求1所述的锰离子连续沉淀工艺，其特征在于：所述氯化锰或硫酸锰料液的离子浓度为0.5 ～1.5mol/l，酸度为0.1～0.0001mol/L；所述碳酸氢铵溶液的质量浓度为15～25%，缓冲罐内反应温度为30～60℃，缓冲罐内均设有搅拌装置，搅拌转速为500～700r/min，氯化锰或硫酸锰料液在缓冲罐中停留时间为1～1.5小时。

3.如权利要求2所述的锰离子连续沉淀工艺，其特征在于：所述氯化锰或硫酸锰料液的离子浓度为0.9mol/l，酸度为0.001mol/L，所述碳酸氢铵溶液的质量浓度为20%，先向缓冲罐中加入含有晶种的纯水2L，温度为35～45℃，缓冲罐内搅拌装置的搅拌转速均为600r/min，氯化锰或硫酸锰料液在缓冲罐中停留时间为1小时。

4.一种为实现权利要求1~3中任一项所述的锰离子连续沉淀工艺的装置，其特征在于：包括两个储料箱、离心装置和至少两个缓冲罐，缓冲罐底部均设有下出口，上部均设有上出口，缓冲罐的上出口通过管道串联起来并连通；两个储料箱底部的出口接入第一个缓冲罐中；缓冲罐中均设有搅拌装置。