CN115057476A - 一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高纯硫酸锰制备技术领域，公开了一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，包括以下步骤：步骤一：准备锰矿石，将其研磨至粉末状，然后将锰矿石加入至反应罐中，之后向反应罐内加入足量的硫酸溶液，同时进行搅拌使其将锰矿石粉末溶解，生成含有铁离子的硫酸锰溶液。本发明通过利用氨水中的氢氧根使铁离子被沉淀除去，不会引入钾钠钙镁等比较活泼的金属，减少去除的成本，同时在经过溶解的锰矿粉中加入锰矿石，可以使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，使pH值接近于中性，可以减少之后氨水的加入量，且锰矿石被腐蚀后再破碎也更容易被破碎，可以较好的节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及高纯硫酸锰制备技术领域，具体为一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺。
背景技术
目前，硫酸锰，是一种无机化合物，化学式为MnSO4，常用作微量分析试剂、媒染剂和油漆干燥剂，高纯硫酸锰是新能源电动汽车的电池正极材料之一，随着国内外电动汽车产业政策与技术方向的确定，电池正极材料产业近三年来实现了爆发性增长，对高纯硫酸锰的需求也随之大增，而电子级硫酸锰主要用于制备锰酸锂正级材料、NCM三元电池正极材料中的锰源，现有技术制备主要通过锰矿石经酸浸后得硫酸锰溶液，硫酸锰溶液经去杂后得到高纯硫酸锰溶液，然后再经过常压蒸发结晶制备得一水电子级硫酸锰固体。
而锰矿石中含铁元素较多，在经过酸浸后还需要加入氢氧化钠、氢氧化钙等碱性溶液使溶液中铁离子被沉淀去除，然而此操作会引入钾钠钙镁等离子，由于这些离子的活性比铁更大，不易使其被沉淀去除，现有的工艺去除会使成本增加，并且为了使锰矿石完全溶解需要加入足量的硫酸，最终会使溶液呈酸性，加入碱液时需要先中和后才能够时铁离子沉淀，同样会增加碱液使用量，此外锰矿石在被粉碎时由于自身的硬度，也会存在粉碎时成本增加的问题。因此，我们提出一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，通过利用氨水中的氢氧根使铁离子被沉淀除去，不会引入钾钠钙镁等比较活泼的金属，减少去除的成本，同时在经过溶解的锰矿粉中加入锰矿石，可以使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，使pH值接近于中性，可以减少之后氨水的加入量，且锰矿石被腐蚀后再破碎也更容易被破碎，可以较好的节约成本，解决了背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，包括以下步骤：
步骤一：准备锰矿石，将其研磨至粉末状，然后将锰矿石加入至反应罐中，之后向反应罐内加入足量的硫酸溶液，同时进行搅拌使其将锰矿石粉末溶解，生成含有铁离子的硫酸锰溶液；
步骤二：向步骤一中的硫酸锰溶液中加入未粉碎的锰矿石，以低速进行搅拌，使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，然后对溶液进行过滤，分离锰矿石和溶液；
步骤三：向步骤二中生成的溶液中加入浓氨水并搅拌，其中的氢氧根与硫酸锰溶液中的铁离子反应，生成氢氧化铁沉淀，铁离子与氨水反应，其实质是氨水中的氢氧根沉淀铁离子形成氢氧化钠的过程，反应方程式为：Fe3+十3NH3.H2O＝Fe(OH)3十3NH4+，至不再发生沉淀时停止氨水的加入，然后将溶液中的沉淀被过滤除去；
步骤四：利用离子交换法去除溶液中的氨氮和钙镁杂质，利用不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子NH4+、钙镁离子发生交换反应，从而将废水中的NH4+、钙镁离子牢固地吸附在离子交换剂表面，达到脱除氨氮和钙镁离子的目的，将pH调节至中性，然后再对溶液进行蒸发结晶处理，获得高纯度的硫酸锰晶体；
步骤五：取用步骤二中的锰矿石，使其先被干燥，然后对其进行研磨粉碎，然后再重复步骤一至步骤五，可以持续的进行硫酸锰的制备。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中使用研磨机对锰矿石进行研磨操作，且至少需要将锰矿石研磨至100目的粉末。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤一中搅拌速度为30-60r/min，且硫酸溶液以缓慢的速度加入至反应罐中。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤二中的搅拌速度为10-20r/min。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤二中的搅拌速度为30-60r/min，且反应后的溶液使用精滤网过滤。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤四中的蒸发结晶在常压下进行。
作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤五中的锰矿石依靠风干法对其进行干燥处理，且至少需要使其被研磨至100目。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过利用氨水中的氢氧根使铁离子被沉淀除去，不会引入钾钠钙镁等比较活泼的金属，减少去除的成本，同时在经过溶解的锰矿粉中加入锰矿石，可以使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，使pH值接近于中性，可以减少之后氨水的加入量，且锰矿石被腐蚀后再破碎也更容易被破碎，可以较好的节约成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，包括以下步骤：
步骤一：准备锰矿石，将其研磨至粉末状，然后将锰矿石加入至反应罐中，之后向反应罐内加入足量的硫酸溶液，同时进行搅拌使其将锰矿石粉末溶解，生成含有铁离子的硫酸锰溶液；
步骤二：向步骤一中的硫酸锰溶液中加入未粉碎的锰矿石，以低速进行搅拌，使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，然后对溶液进行过滤，分离锰矿石和溶液；
步骤三：向步骤二中生成的溶液中加入浓氨水并搅拌，其中的氢氧根与硫酸锰溶液中的铁离子反应，生成氢氧化铁沉淀，铁离子与氨水反应，其实质是氨水中的氢氧根沉淀铁离子形成氢氧化钠的过程，反应方程式为：Fe3+十3NH3.H2O＝Fe(OH)3十3NH4+，至不再发生沉淀时停止氨水的加入，然后将溶液中的沉淀被过滤除去；
步骤四：利用离子交换法去除溶液中的氨氮和钙镁杂质，利用不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子NH4+、钙镁离子发生交换反应，从而将废水中的NH4+、钙镁离子牢固地吸附在离子交换剂表面，达到脱除氨氮和钙镁离子的目的，将pH调节至中性，然后再对溶液进行蒸发结晶处理，获得高纯度的硫酸锰晶体；
步骤五：取用步骤二中的锰矿石，使其先被干燥，然后对其进行研磨粉碎，然后再重复步骤一至步骤五，可以持续的进行硫酸锰的制备。
进一步的，所述步骤一中使用研磨机对锰矿石进行研磨操作，且至少需要将锰矿石研磨至100目的粉末。
进一步的，所述步骤一中搅拌速度为30-60r/min，且硫酸溶液以缓慢的速度加入至反应罐中。
进一步的，所述步骤二中的搅拌速度为10-20r/min。
进一步的，所述步骤二中的搅拌速度为30-60r/min，且反应后的溶液使用精滤网过滤。
进一步的，所述步骤四中的蒸发结晶在常压下进行。
进一步的，所述步骤五中的锰矿石依靠风干法对其进行干燥处理，且至少需要使其被研磨至100目。
传统工艺与实施例工艺方法数据参数表1如下：
在一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺使用的时候，准备锰矿石，将其研磨至粉末状，然后将锰矿石加入至反应罐中，之后向反应罐内加入足量的硫酸溶液，同时进行搅拌使其将锰矿石粉末溶解，生成含有铁离子的硫酸锰溶液；向上述的硫酸锰溶液中加入未粉碎的锰矿石，以低速进行搅拌，使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，然后对溶液进行过滤，分离锰矿石和溶液；向前述步骤中生成的溶液中加入浓氨水并搅拌，其中的氢氧根与硫酸锰溶液中的铁离子反应，生成氢氧化铁沉淀，至不再发生沉淀时停止氨水的加入，然后将溶液中的沉淀被过滤除去；利用离子交换法去除溶液中的氨氮和钙镁杂质，将pH调节至中性，然后再对溶液进行蒸发结晶处理，获得高纯度的硫酸锰晶体；取用过滤留下的锰矿石，使其先被干燥，然后对其进行研磨粉碎，然后再重复以上步骤，可以持续的进行硫酸锰的制备。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：准备锰矿石，将其研磨至粉末状，然后将锰矿石加入至反应罐中，之后向反应罐内加入足量的硫酸溶液，同时进行搅拌使其将锰矿石粉末溶解，生成含有铁离子的硫酸锰溶液；
步骤二：向步骤一中的硫酸锰溶液中加入未粉碎的锰矿石，以低速进行搅拌，使溶液中过量的硫酸继续与锰矿石发生反应并使溶液中的硫酸被消耗完毕，同时溶液pH值接近于中性，然后对溶液进行过滤，分离锰矿石和溶液；
步骤三：向步骤二中生成的溶液中加入浓氨水并搅拌，其中的氢氧根与硫酸锰溶液中的铁离子反应，生成氢氧化铁沉淀，铁离子与氨水反应，其实质是氨水中的氢氧根沉淀铁离子形成氢氧化钠的过程，反应方程式为：Fe3+十3NH3.H2O＝Fe(OH)3十3NH4+，至不再发生沉淀时停止氨水的加入，然后将溶液中的沉淀被过滤除去；
步骤四：利用离子交换法去除溶液中的氨氮和钙镁杂质，利用不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子NH4+、钙镁离子发生交换反应，从而将废水中的NH4+、钙镁离子牢固地吸附在离子交换剂表面，达到脱除氨氮和钙镁离子的目的，将pH调节至中性，然后再对溶液进行蒸发结晶处理，获得高纯度的硫酸锰晶体；
步骤五：取用步骤二中的锰矿石，使其先被干燥，然后对其进行研磨粉碎，然后再重复步骤一至步骤五，可以持续的进行硫酸锰的制备。
2.根据权利要求1所述的一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于：所述步骤一中使用研磨机对锰矿石进行研磨操作，且至少需要将锰矿石研磨至100目的粉末。
3.根据权利要求1所述的一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于：所述步骤一中搅拌速度为30-60r/min，且硫酸溶液以缓慢的速度加入至反应罐中。
4.根据权利要求1所述的一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于：所述步骤二中的搅拌速度为10-20r/min。
5.根据权利要求1所述的一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于：所述步骤二中的搅拌速度为30-60r/min，且反应后的溶液使用精滤网过滤。
6.根据权利要求1所述的一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于：所述步骤四中的蒸发结晶在常压下进行。
7.根据权利要求1所述的一种免除钾钠钙镁法制备电子级硫酸锰的工艺，其特征在于：所述步骤五中的锰矿石依靠风干法对其进行干燥处理，且至少需要使其被研磨至100目。
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