[发明专利]一种硫酸锰的制备方法及其制得的硫酸锰产品

说明书

技术领域

本发明涉及无机精细化工产品的制备领域，特别是一种硫酸锰的制备方法及该方法制得的硫酸锰产品。

背景技术

高纯硫酸锰可以制备锂离子电池锰系正极材料，是正极材料三元前驱体（镍钴锰化合物）的原料之一，高纯硫酸锰的品质直接影响到锂离子电池的性能，为此寻求以较低工艺成本大规模制备高纯硫酸锰成为行业热点。

目前，高纯硫酸锰的制备方法主要是以矿石为起始原料的制备工艺路线。

CN101704554A，采取了利用具有还原性的硫化物与二氧化锰矿进行反应，压滤分离所得固相再与硫酸反应至pH=3～5，控制硫酸锰浓度300～400g/L范围，固液分离所得溶液用硫酸酸化至pH值为2-3，并加入过氧化氢并加热，精密过滤除杂，滤液进行蒸发浓缩结晶以及脱水获得硫酸锰。该方法利用矿石为原料，由于矿石中杂质成分较多，因此需要控制溶液浓度，精密过滤，结晶等步骤进行除杂处理，然而即使通过这些步骤，得到的产物的杂质含量仍然不可忽略，钙含量有时可达200ppm，钾和钠的含量大约为50ppm，镍和锌的含量仍然可测。

CN101723466A，公开了一种利用中低品位MnO₂矿进行烟气脱硫制备MnSO₄·H₂O的方法，利用中低品位MnO₂矿粉，配制成料浆，先在吸收装置中通入含硫烟气，控制气速和气液比例，后加入MnO₂料浆，并控制其相对于含硫烟气作逆向流动，而脱硫后的烟气自吸收装置排出，压滤分离由吸收装置排出的料浆，将母液导回至吸收装置，持续此导回操作直至该母液中[MnSO₄]≥200g/L，将所得滤饼在60-70℃下，搅拌洗涤，将压滤分离所得的澄清溶液调节pH值=2-4，在25℃-95℃，搅拌下加入硫化锰，并过滤除杂，持续搅拌，压滤分离，蒸发所得澄清滤液，气流烘干后可得MnSO₄·H₂O。该工艺中虽然采取加入硫化锰过滤除杂，制得硫酸锰，然而其是以中低品位MnO₂矿粉和含硫烟气为原料的反应，并且工艺复杂，得到的MnSO₄·H₂O纯度也仅有最多仅有98.77%。

上述这些制备路线存在工艺流程长、工艺复杂的缺点。

发明内容

本发明采用以电解金属锰为起始原料，经除杂、净化工序生产高纯硫酸锰产品，解决了工艺流程长的技术问题。

本发明涉及的基本化学反应：

Mn+H₂S O₄→MnSO₄+H₂↑

MSO₄+MnS→MS↓+MnSO₄

（其中M：Cd、Cr、Cu、Co、Ni、Pb、As、Zn、Se等）

Fe²++H₂O₂→Fe(OH)₃↓+H₂O

一种制备硫酸锰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A先在去离子水中放入金属锰，在该混合物中缓慢加入硫酸反应至pH值=3.5～4.0，得到溶液；

B在步骤A所得溶液中加入过量的硫化锰，于70～100℃搅拌反应4～6小时，固液分离；

C在步骤B固液分离所得的溶液中加入过氧化氢，搅拌均匀后加热至沸，固液分离；

D将步骤C固液分离所得的溶液蒸发获得硫酸锰产品。

优选地，所述步骤A的金属锰为重量百分含量99%以上的电解金属锰。

优选地，所述步骤A的金属锰与去离子水的比例为75～175g/L水，优选125～163g/L水。

优选地，所述步骤A的pH值=3.5。

优选地，所述步骤B的反应加入硫的摩尔数大于等于溶液中铅的摩尔数的3倍的硫化锰。

优选地，所述步骤B的反应温度为85～90℃。

优选地，所述步骤B的反应温度为87℃。

优选地，所述步骤B的反应时间为4.5～5.5小时，优选5小时。

优选地，所述步骤B的过氧化氢的加入量为1.0～3.6L/m³，优选1.7～3.4L/m³。

本发明还涉及一种利用前述方法制备得到的高纯硫酸锰产品。