[发明专利]低杂质电池专用电解二氧化锰的制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于电池材料加工领域，具体地说是一种利用低品位氧化锰矿在高温条件下制备低杂质电池专用电解二氧化锰的方法。

背景技术

目前国内电解二氧化锰的生产主要以碳酸锰矿或氧化锰矿为原料。由于国产低品位碳酸锰矿中碳酸锰含量低（30%以下），碳酸锰矿和硫酸的消耗量都很大，生产成本过高；以氧化锰矿为原料，目前主要采用的工艺方法有还原焙烧高品位氧化锰矿后用硫酸浸取制备硫酸锰溶液或用低品位氧化锰矿与高活性硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应法直接浸取制备硫酸锰溶液生产电解二氧化锰。采用还原焙烧高品位氧化锰矿后直接硫酸浸取制备硫酸锰溶液，这一工艺方法，生产工艺流程长、能耗高，生产成本高，而且有环境污染的潜在危机。

国内高品位氧化锰市场价格高，而且由于长期的矿山开采高品位氧化锰矿资源相对枯竭，生产难以保障。广西的氧化锰资源丰富，大部分为矿山开采、选难以处理、废弃的尾矿渣和低品位氧化锰矿，其特点是金属锰含量低、杂质含量高，长期以来没有得到充分开发利用，而且阻碍了矿山的复垦，影响矿山的自然生态平衡。低品位氧化锰矿与高活性硫铁矿在酸性条件下发生氧化还原反应法直接浸取硫酸锰溶液，生产电解二氧化锰的工艺方法生产工艺流程短、能耗低，生产成本低，经济效益好。

在专利CN201110116976.1，广西桂柳化工公开了本发明涉及一种电解二氧化锰的生产方法，包括以下步骤：A制备粗硫酸锰与矿浆的混合液；B对粗硫酸锰与矿浆的溶液进行中和除铁；C对粗硫酸锰溶液进行三次深度净化除杂：包括一次净化除去重金属、二次净化除去微量元素钼、三次净化除去硫酸钙和硫酸镁；D电解；E漂洗：漂洗分为：热水洗酸、弱碱漂洗、强碱漂洗、热水洗碱、稀酸反洗和热水漂洗六个步骤；F磨粉；G掺混，得到电解二氧化锰产品。本发明以低品位氧化锰矿作为主要原料制备硫酸锰溶液，硫酸锰溶液经过深度净化以后得到高纯度的电解液，在不同的电解条件下可分别生产高性能无汞碱性电池专用电解二氧化锰和汽车动力电池专用电解二氧化锰，电解二氧化锰杂质含量低，产品质量高。该发明虽然得到的产品品质质量高，但其存在生产成本太高、制备工艺过程复杂、耗时长、效率低、方法针对性差等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有电池专用电解二氧化锰制备工艺存在复杂繁琐、制备过程时间长、效率低，方法专一性差等问题，提供一种利用低品位氧化锰矿在加压高温条件下制备低杂质电池专用电解二氧化锰的方法。

本发明的方案是通过这样实现的：一种低杂质电池专用电解二氧化锰的制备方法，该制备方法步骤包括：

a、硫酸锰浸取：将粒度≥150目的氧化锰矿粉、硫铁矿粉、工业硫酸按照重量比10000g：800~1500g：1500~2200g的比例投入到浸取反应槽中，在搅拌速度为60~100rpm、温度为80~90℃的条件下反应1.5~2小时，然后将搅拌速度调为20~50rpm、温度为85~95℃，同时通入二氧化硫SO₂气体，氧化锰矿粉与二氧化硫SO₂气体通入量的比例为10000g：2.5-5.0mol，反应时间为1.0-1.5小时，浸取得到粗制硫酸锰溶浆液。本发明采用的氧化锰矿粉的含锰量为16-20%，硫铁矿中有效硫含量（重量比）为25-30%，工业硫酸H₂SO₄≥97%。

b、中和除铁：常温条件下，往步骤a得到的粗制硫酸锰溶浆液中加入碳酸氢铵，中和溶液中残留的H₂SO₄，使溶液pH值为4.5，停止加入碳酸氢铵，检测溶液中二价铁离子的浓度≤10^-5mol/L时为合格，若二价铁离子的浓度＞10^-5mol/L，加入粒度≥300目的氧化锰矿粉，直到混合液中二价铁离子含量合格为止，二价铁离子合格后继续加入碳酸氢铵调整pH值为6.5，检测混合液中三价铁离子的浓度≤10^-5mol/L时为合格，若三价铁离子的浓度＞10^-5mol/L，继续加入碳酸氢铵，直到混合液中三价铁离子含量合格为止，过滤除去矿浆渣得到粗硫酸锰溶液。