CN114920299A - 一种二氧化锰的提纯方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化工材料技术领域，公开了二氧化锰的提纯方法。将待处理二氧化锰和pH值为3.0‑5.0的硝酸溶液混合，并于压力为0.6‑1.2MPa、温度为160‑190℃的反应环境中搅拌反应3‑5h；反应结束后，过滤得到固相；研磨、洗涤、烘干固相，得到电池级二氧化锰。本发明工艺操作简单，所需生产设备简单，产生废水易处理。

Description

一种二氧化锰的提纯方法

技术领域

本发明属于化工材料技术领域，具体涉及二氧化锰的提纯方法。

背景技术

二氧化锰具有氧化、还原、催化、净化等作用，可用作合成工业的催化剂和氧化剂、玻璃工业和搪瓷工业的着色剂、消色剂、脱铁剂等，但最主要的还是由于其活泼的电化学性质被广泛应用于电池领域。最初，应用于电池领域的二氧化锰是天然的，但由于多年的开采，天然二氧化锰已逐渐枯竭。二氧化锰的获取方式也逐渐由开采天然矿转变为电解法获取。公开号为CN113073342A的专利文献介绍了一种电解二氧化锰的制备方法，具体如下：1）以碳酸锰矿粉、氧化锰矿粉、工业硫酸和电解废液为原料，制备粗硫酸锰溶液；2）向溶液中加入碳酸钙、极细氧化锰矿粉、硫化钡等助剂进行除杂并压滤，得到净化后的硫酸锰溶液；3）将上述硫酸锰溶液进行电解，得到电解二氧化锰半成品；4）将半成品进行破碎、漂洗、磨粉，并依次加入高锰酸钾和碳酸锂溶液，再经过烘干掺混得到二氧化锰成品。该方法加入的化学助剂种类繁多且量大，虽然降低了金属杂质含量，但引入了硫、碳等杂质，导致了二氧化锰的纯度较低。

此外，高纯度的二氧化锰的制备，也是研究者一直关注的方向。公开号为CN113061910A的专利文献介绍了一种高纯度电解二氧化锰的制备方法，该方法的主要步骤是：1）将锰矿、硫酸混合，并与多氨基化合物反应，制备粗硫酸锰溶液；2）添加多氨基化合物将上述粗硫酸锰溶液的pH值调至5～8，并通过压缩得到硫酸锰溶液的浓缩液；3）将上述浓缩液与多氨基化合物混合，得到电解液，通过电解得到高纯度二氧化锰。该方法制备的二氧化锰纯度高，但涉及了机械式蒸汽再压缩以及电化学震荡，增加了能源的消耗，且产生的废液处理成本高，大大增加了生产成本。公开号为CN103601246A的专利文献公开了一种电解二氧化锰的除杂方法，包括以下步骤：将阳极上剥落下来的二氧化锰粉碎至200-500目，加入二氧化锰质量0.5-2.0%的稀硫酸和硝酸混合均匀，稀硫酸和硝酸的质量配比为1-3∶0.3，混合均匀后置于200-250℃下熔烧40-50min，再以 5-10℃/min的速度冷却至70-80℃，冷却后过滤，过滤留下的二氧化锰用稀硫酸酸洗，酸洗后与少量水混合，用微波加热至50-70℃，并采用30-40KHz的超声处理10-20min，处理后烘干，再将烘干后的二氧化锰加入干式磁选机中处理0.5-2h，磁感应强度为1000-2500Gs，即得到精制的电解二氧化锰。该除杂方法流程复杂，既包括酸化焙烧，又需要微波加热，工业上处理难度较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种工艺流程简单、成本较低的二氧化锰的提纯方法。

为实现上述目的，本发明提供以下具体的技术方案。

一种二氧化锰的提纯方法，包括以下步骤：

将待处理二氧化锰和pH值为3.0-5.0的硝酸溶液混合，并于压力为0.6-1.2MPa、温度为160-190℃的反应环境中搅拌反应一段时间；

反应结束后，过滤得到固相；研磨、洗涤、烘干固相，得到提纯后的二氧化锰。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，待处理二氧化锰与硝酸溶液的固液质量比为1：6-10。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，搅拌反应的时间为3-5h。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，研磨固相至其粒度为-80目。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，烘干固相的温度为100-105℃、时间为5-10h。

进一步地，在本发明的部分优选实施方式中，洗涤固相至洗水电导率小于7μs/cm。

发明人创造性的发现，将二氧化锰和稀硝酸置于高温高压的水热反应环境中，可以有效去除二氧化锰中的金属杂质以及含硫杂质，大大提高二氧化锰的纯度。

与现有技术相比，本发明工艺操作简单，避免了电解法或沉淀法制备高品质二氧化锰的复杂工艺，降低了人工成本；同时，所需生产设备数量少且结构简单，显著地减少了设备投入，降低了设备成本；产生废水Mn含量低，易处理，降低了废水的处理成本。

附图说明

图1为实施例1制备得到的产品的物相分析图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明以下实施例中的低品质二氧化锰，来源于外购的电解二氧化锰，经检测，其杂质成分如表1所示。

表1 低品质二氧化锰的杂质成分

实施例1

称量350g低品质二氧化锰以及3.15L pH值为4的硝酸溶液，加入至容积为5L带有搅拌装置的钛合金高压反应釜内，将反应釜封装好，开启加热和搅拌装置，温度设定为180℃，压力值为0.8MPa，反应5h后停止加热。待反应浆料冷却，过滤反应浆料，并将固相取出研磨成粉末状，对废液进行回收处理。将研磨后的固相转移至5L烧杯中，用纯水搅拌洗涤至洗水电导率在0.8μs/cm以下，然后在105℃下烘干固相，得到323g产品。

对得到的产品进行物相分析，结果如图1所示。从图中可以看出，得到的产品为二氧化锰。

实施例2

称量350g低品质二氧化锰以及3.15L pH为5的硝酸溶液，加入至容积为5L带有搅拌装置的钛合金高压反应釜内，将反应釜封装好，开启加热和搅拌装置，温度设定为170℃，压力值为0.9MPa，反应3.5h后停止加热；待其冷却，将固相研磨成粉末状，并对废液进行回收处理。将研磨后的固相转移至5L烧杯中，用纯水搅拌洗涤至洗水电导率在0.8μs/cm以下，然后在105℃下烘干固相，得到325g产品。

实施例3

称量350g低品质二氧化锰以及3.15L pH为3的硝酸溶液，加入至容积为5L带有搅拌装置的钛合金高压反应釜内，将反应釜封装好，开启加热和搅拌装置，温度设定为190℃，压力值为0.75MPa，反应5h后停止加热，待其冷却，将固相取出研磨成粉末状，并对废液进行回收处理。将研磨后的固相转移至5L烧杯中，用纯水搅拌洗涤至洗水电导率在7μs/cm以下，然后在105℃下烘干固相，得到322g产品。

检测实施例1-3得到的产品的纯度，结果如表2所示。

表2实施例1-3的产品杂质检测结果

分析表1和表2的数据，不难发现，低品质二氧化锰经过高温高压的水热反应环境后，杂质含量大大降低，产品纯度得到明显提升。经实施例1-3提纯后的二氧化锰均为电池级二氧化锰。

以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种二氧化锰的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待处理二氧化锰和pH值为3.0-5.0的硝酸溶液混合，并于压力为0.6-1.2MPa、温度为160-190℃的反应环境中搅拌反应一段时间；

反应结束后，过滤得到固相；研磨、洗涤、烘干固相，得到提纯后的二氧化锰。

2.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，待处理二氧化锰与硝酸溶液的固液质量比为1：6-10。

3.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，搅拌反应的时间为3-5h。

4.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，研磨固相至其粒度为-80目。

5.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，烘干固相的温度为100-105℃、时间为5-10h。

6.如权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，洗涤固相至洗水电导率小于7μs/cm。

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