CN216303288U - 一种硫酸锰固体中分离镁的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硫酸锰固体中分离镁的装置，包括反应器机构、回收机构以及输送机构；所述反应器机构包括槽体，其中，所述槽体上形成有用于供硫酸锰固体与无水乙醇混合的反应槽，所述反应槽内安装有搅拌组件；所述回收机构包括过滤容器和回收容器；其中，所述输送机构连通所述过滤容器和所述反应槽，以将所述反应槽内的上层液体输送至所述过滤容器；所述过滤容器包括第一过滤组件，所述过滤容器内的液体经由所述第一过滤组件过滤后流入所述回收容器内。本实用新型提供的硫酸锰固体中分离镁的装置能够更加彻底地去除工业硫酸锰中的镁杂质，并且还可以降低试剂的消耗量。

Description

一种硫酸锰固体中分离镁的装置

技术领域

本实用新型涉及杂质分离领域，尤其涉及一种硫酸锰固体中分离镁的装置。

背景技术

随着电动汽车和储能对锂电池需求量的大幅增长，硫酸锰作为生产锰酸锂最重要的原材料之一，其市场需求也会更加迫切。电池级硫酸锰对纯度的要求极高，通常电池级硫酸锰中镁杂质含量要求小于20ppm，因此，高纯硫酸锰中的镁含量是衡量其产品等级的重要指标之一。

为了降低工业硫酸锰中的镁杂质，目前主要采用重结晶法、化学沉淀法和溶剂萃取法对镁进行去除；其中，重结晶法是目前去除工业级硫酸锰中镁杂质的主流工艺，其通过将含镁硫酸锰进行四次反复溶解-结晶从而分离镁杂质，然而，重结晶法的工艺流程长、生产成本偏高；此外，化学沉淀法中需要采用氟化锰作为置换剂和氟化镁晶种，会导致溶液体系中氟离子含量较高，后续需进一步除氟，除氟成本较高且工艺流程长；溶剂萃取法虽然是近年来一种新兴的硫酸锰除杂工艺，其通过选用合适的萃取剂将含杂质硫酸锰溶液中的锰直接转至有机相，实现了锰与镁的分离，但萃取剂在萃取前需用氨水进行皂化，则必然导致反萃液和硫酸锰产品中含有铵根离子，且皂化会增加废水的产生。

为克服上述问题，在现有的研究中，公开号为CN102134731A的中国发明专利申请公开了一种电解锰加工工艺中乙醇循环除镁方法，通过向阳极液中加入无水乙醇，使阳极液中的硫酸镁大量盐析沉淀，其虽然能够去除硫酸锰中的镁杂质，但是，由于其不能实现对镁的连续化除杂，会导致硫酸锰中含有残留的镁杂质，另外，由于乙醇会溶解于水中且溶液中镁浓度较低，因此需消耗大量的乙醇。

鉴于此，有必要提供一种硫酸锰固体中分离镁的装置，以解决或至少缓解上述除杂不彻底和大量消耗乙醇的技术缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种硫酸锰固体中分离镁的装置，旨在解决现有技术中除杂不彻底和大量消耗乙醇的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种硫酸锰固体中分离镁的装置，包括反应器机构、回收机构以及输送机构；

所述反应器机构包括槽体，其中，所述槽体上形成有用于供硫酸锰固体与无水乙醇混合的反应槽，所述反应槽内安装有搅拌组件；

所述回收机构包括过滤容器和回收容器；

其中，所述输送机构连通所述过滤容器和所述反应槽，以将所述反应槽内的上层液体输送至所述过滤容器；所述过滤容器包括第一过滤组件，所述过滤容器内的液体经由所述第一过滤组件过滤后流入所述回收容器内。

进一步地，所述回收容器包括空心的座体，所述座体的顶部上凹设有与所述过滤容器相配合的放置槽，所述座体的内部形成有盛液室，所述放置槽的底部开设有与所述盛液室连通的连通口，所述盛液室的底部开设有排液孔；

所述过滤容器包括过滤腔室，所述第一过滤组件设置于所述过滤腔室内，所述过滤腔室的滤液出口与所述盛液室连通，以将过滤后的液体排流至所述盛液室内。

进一步地，所述反应槽的横截面的面积自上至下依次减小。

进一步地，所述输送机构包括带有输送泵的输送管路，所述输送管路的一端伸入所述反应槽内，另一端伸入所述过滤腔室的过滤区域内。

进一步地，所述第一过滤组件包括纱布，所述纱布的外沿套设在所述过滤容器的外壁上，所述纱布的中部伸入所述过滤腔室的内部，从而对进入所述过滤腔室的液体进行过滤。

进一步地，所述过滤容器的外壁上凹设有固定槽，所述纱布的外沿固定于所述固定槽的位置处。

进一步地，所述放置槽的底面设置有覆盖所述连通口的第二过滤组件，所述过滤容器放置在所述第二过滤组件上。

进一步地，所述连通口和所述滤液出口的口径一致；

在过滤液体时，所述连通口与所述滤液出口上下吻合。

进一步地，所述排液孔的横截面自上至下依次变大。

进一步地，所述过滤容器呈圆筒状，所述放置槽为圆柱槽状。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种硫酸锰固体中分离镁的装置，能够更加彻底地去除工业硫酸锰中的镁杂质，且还可以降低试剂的消耗量；通过设置所述反应槽，能够为所述工业硫酸锰和所述无水乙醇提供单独的反应空间，使得工业硫酸锰中的镁杂质与所述污水乙醇混合形成悬浊溶液；通过设置所述回收机构，可以将所述悬浊溶液中的杂质和生成的乙醇镁进行分离，从而获得过滤后的剩余无水乙醇，以实现所述污水乙醇的再利用，确保同批无水乙醇能够多次地用于对所述工业硫酸锰进行除杂；通过设置所述输送机构，能够将所述反应槽和所述回收机构进行连通，确保了所述反应槽和所述回收机构在相互独立地情况下能够互相协作。

具体地，通过将所述反应槽设置为上宽下窄的结构，有利于形成硫酸锰的沉淀、以及对所述悬浊溶液的输送；通过设置所述搅拌组件，能够将镁杂质加速溶解至无水乙醇当中；通过设置所述过滤容器和所述回收容器，使得所述悬浊溶液中的无水乙醇可以及时地被进行回收，保证了无水乙醇再利用的及时性；通过将所述过滤容器和所述回收容器分体设计，可以避免同一所述过滤容器中堆积过多的沉淀物，从而影响过滤的效率；通过设置所述第一过滤组件和所述第二过滤组件，可以保证对所述悬浊溶液的过滤强度；通过设置所述放置槽、所述连通口和所述滤液出口，不仅为所述过滤容器提供了放置空间，还使得过滤后的液体能够更加便捷地进入所述盛液室内；通过在所述盛液室内设置所述排液孔，能够将所述盛液室内的无水乙醇排出，便于实现对所述无水乙醇的重复利用，而且，所述排液孔的特殊结构可以更加彻底地排尽所述盛液室内的液体。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中硫酸锰固体中分离镁的装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中回收机构的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中过滤容器的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中回收容器的结构示意图。

附图标号说明：反应器机构1、回收机构2、输送机构3、反应槽4、搅拌组件5、过滤容器6、回收容器7、座体8、放置槽9、盛液室10、连通口11、排液孔12、过滤腔室13、滤液出口14、固定槽15。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1-图4所示，本实用新型提供了一种硫酸锰固体中分离镁的装置，包括反应器机构1、回收机构2以及输送机构3；所述反应器机构1用于进行镁的分离，所述回收机构2用于回收无水乙醇，以实现无水乙醇的再利用，所述输送机构3用于输送所述反应器机构1内形成的上层液体。

所述反应器机构1包括槽体，其中，所述槽体上形成有用于供硫酸锰固体与无水乙醇混合的反应槽4，所述反应槽4内安装有搅拌组件5。需知道的是，镁杂质溶解于无水乙醇后，会生成乙醇镁，且在所述无水乙醇中会先后经历悬浮阶段和沉淀阶段，而且，所述沉淀阶段需长时间的静置才会形成。

将硫酸锰固体中和无水乙醇加入所述反应槽4后，经所述搅拌组件5搅拌，镁杂质会溶解至乙醇溶解中，停止搅拌后，除杂后的硫酸锰固体会沉淀在所述反应槽4的底部，上层液体中会含有镁杂质并呈悬浊状态。

所述回收机构2包括过滤容器6和回收容器7；当所述反应槽4内形成所述硫酸锰沉淀和所述上层液体后，需使用所述回收机构2将所述上层液体中的乙醇镁和杂质分离出来，以实现剩余无水乙醇的重复利用。其中，所述过滤容器6可以用于分离所述上层液体中的乙醇镁和杂质，所述回收容器7用于接收过滤后的剩余无水乙醇，并将回收的无水乙醇继续用于镁杂质的去除，以实现对固体硫酸锰的彻底除杂。

为了便于所述上层液体的输送，需使用所述输送机构3连通所述过滤容器6和所述反应槽4，以将所述反应槽4内的上层液体输送至所述过滤容器6；具体地，所述过滤容器6需包括第一过滤组件，从而实现对所述上层液体中的过滤分离，进入所述过滤容器6内的液体经由所述第一过滤组件过滤后流入所述回收容器7内，进入所述回收容器7的过滤后的液体可以再次对硫酸锰固体进行除杂。

作为上述实施方式的一个优选方案，所述回收容器7包括空心的座体8，所述座体8的顶部上凹设有与所述过滤容器6相配合的放置槽9，以用于放置所述过滤容器6，所述座体8的内部形成有盛液室10，所述盛液室10用于接收过滤后的液体，所述放置槽9的底部开设有与所述盛液室10连通的连通口11，从而便于将所述过滤容器6中过滤后的液体引入所述盛液室10内，所述盛液室10的底部开设有排液孔12，所述排液孔12可以用于排出所述盛液室10内的液体，从而将过滤后的无水乙醇继续用于对镁的除杂。为了便于排尽所述盛液室10内的液体，所述排液孔12的横截面自上至下依次变大，如：所述排液孔12分布在所述回收容器7的侧壁上，所述排液孔12的底部与所述盛液室10的内底面接触，所述排液孔12的纵截面为半圆状，其圆心与所述盛液室10的内底面处于同一水平。

对应地，所述过滤容器6包括过滤腔室13，所述第一过滤组件设置于所述过滤腔室13内，从而使得输送至所述过滤腔室13内的所述上层液体能够被所述第一过滤组件分离；并且，所述过滤腔室13的滤液出口14与所述盛液室10连通，以将过滤后的液体排流至所述盛液室10内，所述滤液出口14应当与所述连通口11上下对应，使得过滤后的液体能在穿过所述滤液出口14和所述连通口11后流入所述盛液室10内。具体地，所述连通口11和所述滤液出口14的口径可以一致，在过滤液体时，所述连通口11与所述滤液出口14上下吻合。

需知道的是，为了便于所述反应槽4中硫酸锰的沉淀、以及将所述上层液体从所述反应槽4输送至所述过滤容器6内，所述反应槽4的横截面的面积自上至下依次减小，所述反应槽4具有可以呈锥形，即所述反应槽4的纵切面可以为“V”形。

作为对所述搅拌组件5的说明，所述搅拌组件5可以包括搅拌桨，所述搅拌桨安装于所述反应槽4的底部，所述搅拌桨的搅拌部朝上设置，以便于所述搅拌桨的安装和对液体进行搅拌。本领域技术人员应当理解的是，所述搅拌桨可以安装有驱动结构，以驱动所述搅拌桨的搅拌部转动。

作为对所述输送机构3的说明，所述输送机构3包括带有输送泵的输送管路，所述输送管路的一端伸入所述反应槽4内，另一端伸入所述过滤腔室13的过滤区域内。需知道的是，所述输送机构3可以有两组，另一组所述输送机构3也可以为带输送泵的输送管路，其主要用于将所述回收机构2中的过滤后的液体输送至所述反应槽4中，以实现对硫酸锰的再次除杂。

作为对所述第一过滤组件的说明，所述第一过滤组件可以包括纱布或者其它滤网，当选用所述纱布时，可以将所述纱布的外沿套设在所述过滤容器6的外壁上，并将所述纱布的中部伸入所述过滤腔室13的内部，从而对进入所述过滤腔室13的液体进行过滤，使得乙醇镁和杂质被所述纱布阻隔，无水乙醇穿过所述纱布进入所述回收容器7内。当选用所述滤网时，可以将所述滤网的边缘与所述过滤腔室13的内壁抵持设置，也可以将所述滤网与所述过滤腔室13的内壁固定设置。

为了将所述纱布的外沿固定于所述过滤容器6的外壁，所述过滤容器6的外壁上凹设有固定槽15，所述纱布的外沿固定于所述固定槽15的位置处，具体地固定方式可以为多种，如采用箍扣、绑带等对所述纱布的外沿进行固定。需注意的是，所述过滤容器6的外壁需均匀地所述纱布的外沿进行固定，避免出现液体洒落的情况。

需补充的是，所述放置槽9的底面可以设置有覆盖所述连通口11的第二过滤组件，所述过滤容器6放置在所述第二过滤组件上，以实现对过滤后液体的二次过滤，增加过滤强度，所述第二过滤组件也可以为纱布或者滤网，其可以采用与所述第一过滤组件相应的安装方式，因此，所述回收容器7的外壁上也可以凹设有所述固定槽15，所述第二过滤组件中的纱布的外沿固定于所述回收容器7的所述固定槽15上，所述第二过滤组件中的纱布的中部伸入所述放置槽9内，且与所述放置槽9的内底面相接触。

作为对所述回收机构2的整体说明，所述过滤容器6呈圆筒状，所述放置槽9为圆柱槽状，以便于将所述过滤容器6放置在所述放置槽9上。另外，所述放置槽9的侧壁可以呈环状，所述滤液出口14和所述连通口11可以为圆形。

上述实施方式的其中一个工作方式可以为：

步骤1，混合：将粉末状的固体工业级硫酸锰直接与无水乙醇在所述反应槽4中混合；其中，无水乙醇添加量(mL)和工业级硫酸锰(g)的比例为30:100至50:100，优选为40:100。

步骤2，除杂：在所述反应槽4中将工业级硫酸锰与无水乙醇进行搅拌，使工业级硫酸锰中的镁溶解至乙醇溶液中；在搅拌完成后，硫酸锰会迅速沉淀至所述反应槽4的底部，形成的上层液体为含镁乙醇的悬浊液，然后将上层液体通过所述输送机构3输送至所述过滤腔室13内。

其中，搅拌的速率为300转/分钟至600转/分钟，优选为400转/分钟。搅拌时间为10min至30min，优选为17min。除杂过程中的反应温度为25℃至35℃，优选为30℃。

步骤3，回收：当上层液体进入所述过滤腔室13后，经所述第一过滤组件过滤，过滤后的液体从所述滤液出口14向下流动，并在穿过所述第二过滤组件后从所述连通口11进入所述盛液室10内，进入所述盛液室10内的液体经所述排液孔12排出后，可以用于再次除杂，当然，所述盛液室10也可以用于临时盛液。

步骤4，干燥：除杂的过程可以重复3-6次，优选为4次，并且，将每次除杂后的硫酸锰取样分析，当硫酸锰中镁含量低于20ppm时，则说明硫酸锰中的镁含量达到标准。在硫酸锰中的镁含量达标后，将镁含量达标的硫酸锰直接在所述反应槽4中加热烘干即获取目标产品。其中的烘干温度为80℃至105℃，优选为95℃。

本实用新型的上述技术方案中，以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，包括反应器机构、回收机构以及输送机构；

所述反应器机构包括槽体，其中，所述槽体上形成有用于供硫酸锰固体与无水乙醇混合的反应槽，所述反应槽内安装有搅拌组件；

所述回收机构包括过滤容器和回收容器；

其中，所述输送机构连通所述过滤容器和所述反应槽，以将所述反应槽内的上层液体输送至所述过滤容器；所述过滤容器包括第一过滤组件，所述过滤容器内的液体经由所述第一过滤组件过滤后流入所述回收容器内。

2.根据权利要求1所述硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述回收容器包括空心的座体，所述座体的顶部上凹设有与所述过滤容器相配合的放置槽，所述座体的内部形成有盛液室，所述放置槽的底部开设有与所述盛液室连通的连通口，所述盛液室的底部开设有排液孔；

所述过滤容器包括过滤腔室，所述第一过滤组件设置于所述过滤腔室内，所述过滤腔室的滤液出口与所述盛液室连通，以将过滤后的液体排流至所述盛液室内。

3.根据权利要求1所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述反应槽的横截面的面积自上至下依次减小。

4.根据权利要求1所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述输送机构包括带有输送泵的输送管路，所述输送管路的一端伸入所述反应槽内，另一端伸入所述过滤容器的过滤区域内。

5.根据权利要求2所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述第一过滤组件包括纱布，所述纱布的外沿套设在所述过滤容器的外壁上，所述纱布的中部伸入所述过滤腔室的内部，从而对进入所述过滤腔室的液体进行过滤。

6.根据权利要求5所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述过滤容器的外壁上凹设有固定槽，所述纱布的外沿固定于所述固定槽的位置处。

7.根据权利要求2所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述放置槽的底面设置有覆盖所述连通口的第二过滤组件，所述过滤容器放置在所述第二过滤组件上。

8.根据权利要求2所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述连通口和所述滤液出口的口径一致；

在过滤液体时，所述连通口与所述滤液出口上下吻合。

9.根据权利要求2所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述排液孔的横截面自上至下依次变大。

10.根据权利要求2或5-8任意一项所述的硫酸锰固体中分离镁的装置，其特征在于，所述过滤容器呈圆筒状，所述放置槽为圆柱槽状。

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