[发明专利]一种窄分布高纯碳酸锰及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机精细化工技术领域，特别是涉及一种窄分布高纯碳酸锰及其制备方法。

背景技术

锰系正极材料目前已成为国际锂离子动力电池特别是汽车动力电池的主流材料，作为基础原料，电解二氧化锰等含锰氧化物得到了广泛的应用，但电解二氧化锰需要制备成合格粉体才能与锂源进行反应，制粉过程中由于大量超细粉产生，总体收率较低，成本上升。与此同时，由于电解二氧化锰含有较多的杂质，影响并制约了锰酸锂的品质。

本发明通过气液二相合成制备了窄分布高纯碳酸锰材料，纯度高，杂质含量低，粒度分配可控，成本相应较低，为锰酸锂制备提供了新的基础原料选择。

发明内容

本发明解决的技术问题是：一种通过气液二相合成方法制备了历经可控的窄分布高纯碳酸锰的方法及通过该方法得到的碳酸锰产品。

具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种窄分布碳酸锰产品，其特征在于，碳酸锰的D₅₀在7.000-13.000μm范围内，优选D₅₀在7.400-8.200μm范围内；D₁₀在3.500-8.500μm范围内，优选D₁₀在3.500-4.200μm范围内；D₉₀在9.000-18.000μm范围内，优选D₉₀在9.400-10.200μm范围内。

其中，碳酸锰的纯度在99.50重量%以上，优选在99.80%以上；优选水的质量含量在0.10%以下；其中Fe的质量含量低于0.80ppm；优选K，Na的质量含量分别均低于5.0ppm，Ca的质量含量低于25ppm，Mg的质量含量低于5.0ppm。

一种所述窄分布碳酸锰的制备方法，包括如下步骤：

（1）硫酸锰的除杂净化步骤：将硫化锰加入浓度为40g/L～250g/L的硫酸锰溶液中，后固液分离得到液体和固体；

（2）喷淋反应步骤：在步骤（1）得到的硫酸锰溶液中，加入液氨得到喷淋液，将喷淋液通过循环泵进行循环喷淋，与二氧化碳气体进行循环喷淋反应，其中喷淋反应过程中控制二氧化碳的压力为100～500mm水柱；直到反应溶液中锰离子质量浓度小于1000ppm，结束喷淋反应；其中，喷淋反应过程中控制喷淋液的pH值为5.5-6.5，将喷淋反应结束后的溶液进行固液分离得到固体和液体；和

（3）洗涤和烘干步骤：将步骤（2）得到的固体洗涤，洗涤后进行固液分离得到固体和液体，将得到的固体进行烘干得到碳酸锰产品。

其中，步骤（2）中喷淋反应后的溶液在搅拌下与喷淋液混合，优选搅拌的速度是30-40rpm。

其中，步骤（1）中将硫化锰加入硫酸锰溶液后将溶液升温至90℃以上；优选固液分离后得到的液体温度维持在在35～40℃。

其中，步骤（1）所述硫酸锰溶液为120g/L～180g/L。

其中，将步骤（1）得到的固体用于回收金属；还优选对步骤（2）和步骤（3）固液分离后得到的液体合并后进行回收得到硫酸铵溶液。

其中，步骤（3）所述洗涤是热洗涤；优选在60～70℃洗涤，还优选按照固液质量体积比为1:（4-6）用水进行洗涤。

其中，步骤（3）中烘干条件为在温度100-110℃下烘干20-28小时。

一种所述制备方法制备得到的窄分布碳酸锰。

本发明的有益效果如下：

本发明采用硫酸锰溶液喷淋吸收方式进行二相反应，通过pH值和反应速度控制减少了杂质夹带，从而便于工业大规模制备高纯碳酸锰产品，该碳酸锰产品中碳酸锰的质量含量为99.50%以上，K，Na的质量含量分别均低于5.0ppm，Ca的质量含量低于25ppm，Mg的质量含量低于5.0ppm，Fe的质量含量低于0.80ppm，其他重金属元素Cu，Pb和Zn均没有检出。

本发明对硫酸锰进行硫酸锰的除杂净化，分离和除去原料中引入的重金属如Cu，Pb、Zn和铁。

本发明通过气液二相合成了窄分布高纯碳酸锰材料，纯度高，杂质含量低，粒度分配可控，成本相应较低，为锰酸锂制备提供了新的基础原料选择。本发明通过气液二相合成控制晶体生长速度获得了低杂质、窄分布、粒度分布窄的碳酸锰材料。本发明通过气液合成获得了的碳酸锰，对提高锰酸锂材料堆积密度提供了方便。

附图说明

图1：本发明反应过程流程图；

图2：本发明反应设备示意图；

图中各编号分别表示如下：