CN108622941A - 一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法及设备 - Google Patents

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陈乐军
肖宏
吴文英
戴非非
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Abstract

本发明公开了一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法及设备，其方法具体步骤如下：(1)工业锰片经合成釜加酸合成硫酸锰溶液，并控制初始硫酸锰溶液的温度为60℃；(2)通过原料泵将合成釜内的硫酸锰溶液输送到过滤装置，经过过滤装置过滤后进入到多级蒸发结晶系统内，采用多效蒸发结晶的方式得到高纯硫酸锰晶体；(3)对多级蒸发结晶系统中第五级蒸发结晶器输出的硫酸锰晶体离心烘干后，制备得到高纯硫酸锰；(4)多级蒸发结晶系统结晶后的上层液体被最后输入到一个独立级的蒸发结晶器内，在独立级的蒸发结晶器内的结晶用于造粒。本发明技术方案环保循环，无废气、无废水产生；生产效率高，能耗利用率高。

Description

一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法及设备
技术领域
本发明涉及工业结晶生产领域，具体是一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法及设备。
背景技术
随着电动汽车大动力电池发展迅速，大动力电池中镍、钴、锰需求量急剧上升，多数厂家开始投资建设硫酸锰项目，采用蒸发结晶工艺制备高纯硫酸锰是其主要选择之一。
目前蒸发结晶工艺能耗大，产品循环利用率低，对原料要求较高。导致制备生产过程局限，其蒸发结晶工艺未能有效进行提纯，生产效率低，导致成本居高不下，同时也不环保。
主要体现在：原料杂质含量高将积聚在晶体中、母液无法循环回原料系统中循环利用、蒸发出来的蒸汽无循环利用、蒸发出来的蒸汽水量多无循环利用、单一蒸发能耗高、废气产生量多。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法及设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其具体工艺步骤如下：
(1)工业锰片经合成釜加酸合成硫酸锰溶液，并控制初始硫酸锰溶液的温度为60℃；
(2)通过原料泵将合成釜内的硫酸锰溶液输送到过滤装置，经过过滤装置过滤后进入到多级蒸发结晶系统内，采用多效蒸发结晶的方式得到高纯硫酸锰晶体；
(3)对多级蒸发结晶系统中第五级蒸发结晶器输出的硫酸锰晶体离心烘干后，制备得到高纯硫酸锰；
(4)多级蒸发结晶系统结晶后的上层液体被最后输入到一个独立级的蒸发结晶器内，在独立级的蒸发结晶器内的结晶用于造粒，独立级的蒸发结晶器内的温度为110℃；
(5)独立级的蒸发结晶器结晶后的母液通过母液泵回流到合成槽内，用于溶解工业锰片。
作为本发明进一步的方案：所述多级蒸发结晶系统由五个蒸发结晶器分五级构成，料液进入一级蒸发结晶器内经结晶后，底部物料经管道输送进入下一级蒸发结晶器，直至进入第五级蒸发结晶器后完成高纯硫酸锰结晶。
作为本发明进一步的方案：所述第五级蒸发结晶器内的上层液体经管道进入前一级蒸发结晶器，直至进入第一级蒸发结晶器。
作为本发明进一步的方案：所述多级蒸发结晶系统中的第一级蒸发结晶器的温度为140℃，其余四级的蒸发结晶器温度为130℃。
作为本发明进一步的方案：所述多级蒸发结晶系统和独立级的蒸发结晶器中产生蒸汽经汽水分离后，水重复利用，蒸汽经压缩后升温升压重复利用，蒸汽利用完后冷凝成冷凝水再重复利用。
一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保设备，包括过滤器、蒸汽压缩泵、多级蒸发结晶系统、冷凝水泵、冷凝器、独立级的蒸发结晶器、母液泵、原料泵和合成釜，所述合成釜的底部出料口通过原料泵连接过滤器的输入端，过滤器的输出端连接多级蒸发结晶系统的输入端，多级蒸发结晶系统输出高纯硫酸锰晶体；所述多级蒸发结晶系统中的第一级蒸发器的上层液输出管道连接独立级的蒸发结晶器的进料端口，独立级的蒸发结晶器用于输出用于造粒的硫酸锰晶体。
作为本发明进一步的方案：所述独立级的蒸发结晶器的上层液输出管道通过母液泵连接合成釜，用于蒸发结晶器内溶液的循环利用。
作为本发明进一步的方案：所述多级蒸发结晶系统和独立级的蒸发结晶器的顶部蒸汽输出端口通过管道连接蒸汽压缩泵的输入端，蒸汽压缩泵的输出端连接通过三通阀连接独立级的蒸发结晶器的蒸汽输入端口和冷凝器的输入端口，实现不同需求的选择，且冷凝器的输出端口连接冷凝水泵，通过冷凝水泵将冷凝后的水输入到多级蒸发结晶系统内进行循环使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的工艺和设备主要优点就是环保循环，无废气和废水产生；生产效率高，能耗利用率高；
其中环保体现在：工业锰片采用母液溶解，系统中缺少的溶液采用补纯水的方法。
无废气体现在：蒸发出来的汽经压缩机压缩后循环进入系统内继续给溶液蒸发加热。
生产效率高体现在：原料中的锰含量在利用本发明，提浓生产稳定可控，92％以上为高纯硫酸锰，5％左右用于造粒。
能耗利用率高体现在：蒸发母液中的热量直接用于原料加热，减少了热量的使用，蒸发的蒸汽直接用压缩机压缩再利用，进一步降低了蒸汽的消耗，确保制备过程中热量的全部利用，达到最少的能耗。
附图说明
图1为利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法的工艺流程图。
图2为利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保设备结构示意图。
图中：过滤器1、蒸汽压缩泵2、多级蒸发结晶系统3、冷凝水泵4、冷凝器5、独立级的蒸发结晶器6、母液泵7、原料泵8、合成釜9。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1，本发明实施例中，一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其具体工艺步骤如下：
(1)工业锰片经合成釜加酸合成硫酸锰溶液，并控制初始硫酸锰溶液的温度为60℃；
(2)通过原料泵将合成釜内的硫酸锰溶液输送到过滤装置，经过过滤装置过滤后进入到多级蒸发结晶系统内，采用多效蒸发结晶的方式得到高纯硫酸锰晶体；
具体的：
多级蒸发结晶系统由五个蒸发结晶器分五级构成，料液进入一级蒸发结晶器内经结晶后，底部物料经管道输送进入下一级蒸发结晶器，直至进入第五级蒸发结晶器后完成高纯硫酸锰结晶；
第五级蒸发结晶器内的上层液体经管道进入前一级蒸发结晶器，直至进入第一级蒸发结晶器；
上述五个蒸发结晶器中的第一级蒸发结晶器的温度为140℃，其余四级的蒸发结晶器温度为130℃；
(3)对多级蒸发结晶系统中第五级蒸发结晶器输出的硫酸锰晶体离心烘干后，制备得到高纯硫酸锰；
(4)多级蒸发结晶系统结晶后的上层液体被最后输入到一个独立级的蒸发结晶器内，在独立级的蒸发结晶器内的结晶用于造粒，独立级的蒸发结晶器内的温度为110℃；
(5)独立级的蒸发结晶器结晶后的母液通过母液泵回流到合成槽内，用于溶解工业锰片。
多级蒸发结晶系统和独立级的蒸发结晶器中产生蒸汽经汽水分离后，水重复利用，蒸汽经压缩后升温升压重复利用，蒸汽利用完后冷凝成冷凝水再重复利用。
请参阅图2，一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保设备，包括过滤器1、蒸汽压缩泵2、多级蒸发结晶系统3、冷凝水泵4、冷凝器5、独立级的蒸发结晶器6、母液泵7、原料泵8和合成釜9，
所述合成釜9的底部出料口通过原料泵8连接过滤器1的输入端，过滤器1的输出端连接多级蒸发结晶系统3的输入端，多级蒸发结晶系统3输出高纯硫酸锰晶体；所述多级蒸发结晶系统3中的第一级蒸发器的上层液输出管道连接独立级的蒸发结晶器6的进料端口，独立级的蒸发结晶器6用于输出用于造粒的硫酸锰晶体；
所述独立级的蒸发结晶器6的上层液输出管道通过母液泵7连接合成釜9，用于蒸发结晶器内溶液的循环利用。
所述多级蒸发结晶系统3和独立级的蒸发结晶器6的顶部蒸汽输出端口通过管道连接蒸汽压缩泵2的输入端，蒸汽压缩泵2的输出端连接通过三通阀连接独立级的蒸发结晶器6的蒸汽输入端口和冷凝器5的输入端口，实现不同需求的选择，且冷凝器5的输出端口连接冷凝水泵4，通过冷凝水泵4将冷凝后的水输入到多级蒸发结晶系统3内进行循环使用。
所述多级蒸发结晶系统3由五个蒸发结晶器分五级连接构成，每个蒸发结晶器的底部均开设物料输出端口，多级蒸发结晶系统3中的第一级蒸发结晶器的底部物料输出端口通过管道连接第二级蒸发结晶器的进料口并依次连接到第五级蒸发结晶器，所述多级蒸发结晶系统3中每个蒸发结晶器的顶部连接上层液输出管道，且第五级蒸发结晶器的上层液输出管道连接第四级蒸发结晶器的上层液输入口并依次连接到第一级蒸发结晶器。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其特征在于，其具体工艺步骤如下：
(1)工业锰片经合成釜加酸合成硫酸锰溶液，并控制初始硫酸锰溶液的温度为60℃；
(2)通过原料泵将合成釜内的硫酸锰溶液输送到过滤装置，经过过滤装置过滤后进入到多级蒸发结晶系统内，采用多效蒸发结晶的方式得到高纯硫酸锰晶体；
(3)对多级蒸发结晶系统中第五级蒸发结晶器输出的硫酸锰晶体离心烘干后，制备得到高纯硫酸锰；
(4)多级蒸发结晶系统结晶后的上层液体被最后输入到一个独立级的蒸发结晶器内，在独立级的蒸发结晶器内的结晶用于造粒，独立级的蒸发结晶器内的温度为110℃；
(5)独立级的蒸发结晶器结晶后的母液通过母液泵回流到合成槽内，用于溶解工业锰片。
2.根据权利要求1所述的利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其特征在于，所述多级蒸发结晶系统由五个蒸发结晶器分五级构成，料液进入一级蒸发结晶器内经结晶后，底部物料经管道输送进入下一级蒸发结晶器，直至进入第五级蒸发结晶器后完成高纯硫酸锰结晶。
3.根据权利要求2所述的利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其特征在于，所述第五级蒸发结晶器内的上层液体经管道进入前一级蒸发结晶器，直至进入第一级蒸发结晶器。
4.根据权利要求1或2所述的利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其特征在于，所述多级蒸发结晶系统中的第一级蒸发结晶器的温度为140℃，其余四级的蒸发结晶器温度为130℃。
5.根据权利要求4所述的利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保方法，其特征在于，所述多级蒸发结晶系统和独立级的蒸发结晶器中产生蒸汽经汽水分离后，水重复利用，蒸汽经压缩后升温升压重复利用，蒸汽利用完后冷凝成冷凝水再重复利用。
6.一种利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保设备，包括过滤器、蒸汽压缩泵、多级蒸发结晶系统和合成釜，其特征在于，所述合成釜的底部出料口通过原料泵连接过滤器的输入端，过滤器的输出端连接多级蒸发结晶系统的输入端，多级蒸发结晶系统输出高纯硫酸锰晶体；所述多级蒸发结晶系统中的第一级蒸发器的上层液输出管道连接独立级的蒸发结晶器的进料端口，独立级的蒸发结晶器用于输出用于造粒的硫酸锰晶体。
7.根据权利要求6所述的利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保设备，其特征在于，所述独立级的蒸发结晶器的上层液输出管道通过母液泵连接合成釜，用于蒸发结晶器内溶液的循环利用。
8.根据权利要求6所述的利用工业锰制备高纯硫酸锰的工艺环保设备，其特征在于，所述多级蒸发结晶系统和独立级的蒸发结晶器的顶部蒸汽输出端口通过管道连接蒸汽压缩泵的输入端，蒸汽压缩泵的输出端连接通过三通阀连接独立级的蒸发结晶器的蒸汽输入端口和冷凝器的输入端口，实现不同需求的选择，且冷凝器的输出端口连接冷凝水泵，通过冷凝水泵将冷凝后的水输入到多级蒸发结晶系统内进行循环使用。
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