[发明专利]一种电解二氧化锰湿法除铁设备和方法

说明书

本发明涉及一种电解二氧化锰湿法除铁设备和方法，具体地说是一种对电解二氧化锰进行深度湿法除铁方法。湿法除铁器由除铁器本体及除铁辅助机构组成。其中除铁器本体由安装法兰1、磁棒安装座2、磁棒和磁棒护套3、脱铁板4、磁棒定位器5和吊攀6构成；除铁辅助机构由起吊装置7和除铁器导轨8构成。

本申请是分案申请，原申请的申请日为2015年5月27日，申请号为2015102782421，发明创造名称为“一种电解二氧化锰湿法除铁设备和方法”。

技术领域

本发明属于二氧化锰改性技术领域，具体地说是一种对电解二氧化锰(以下简称EMD)进行深度湿法除铁方法。

背景技术

由于其价格低廉，产能充足，并具有卓越的放电和长期储存性能，电解二氧化锰常被用做干电池的活性材料。

例如，它可被用作碱性原电池或锂电池的阴极活性材料，亦或用作锂离子电池正极活性材料的前驱体。

通常，将直流电通过含硫酸锰和硫酸的酸性溶液来制备电解二氧化锰。

电解过程用钛板做阳极。反应生成的电解二氧化锰会沉积在钛板上。

阴极则由石墨、铜或相似材料组成。沉积的电解二氧化锰厚度达到1毫米～75毫米时，用外力将其从钛板上剥离下来。通过研磨剥离下来的电解二氧化锰碎片，使其粒度细化以满足电池生产厂商的要求。

电解二氧化锰碎片的粉体化过程通常是在磨机中进行的。由于电解二氧化锰硬度较大，磨机通常采用钢制部件对其进行研磨，使其达到特定粒度。在研磨过程中，钢制部件可能会磨损，导致金属杂质掺杂到电解二氧化锰中。有时候，杂质可能是钢粒，或者是含锈或其它污染物(以下简称含金属杂质的微粒)。通常，这些微粒是有磁性的。

由于电解二氧化锰的制备过程是在酸性电解槽中进行的，因此通常需要进行洗涤和(或)碱处理以中和电解过程带进的酸。这个处理过程可以在EMD研磨之前或之后进行。

包装前，EMD也可以按一定规格进行干燥。例如，如果用于碱性原电池，干燥过程通常较为温和，需要保留化学结晶水和物理结晶水，结晶水的含量可占产品重量的1％～4％。通过该过程制作出的材料被用做碱性原电池的活性材料。如果用于锂电池，为了避免活性材料与电池中的有机电解液和(或)金属锂发生任何反应，需要去除电解二氧化锰中的化学结晶水以及物理结晶水。

当EMD用于锂离子电池正极活性材料的前驱体时，EMD粉末会在600℃至900℃条件下与锂盐(比如碳酸锂)和添加剂进行反应。

所有的这些制备EMD的步骤，(可能发生在粉碎过程之后)，都不会去除含金属杂质的微粒。

电池正极材料中的含金属杂质微粒，在电解液条件下，可能会反应转变成可溶性的金属离子。这些离子可能会迁移到负极后，又被还原成金属。

在一次碱性电池中，含锌负极需先进行处理以防止电解液产生氢气。然而，当铁在锌表面被还原时，就会产生氢气。这可能会引起内部压力增加，导致排气阀破裂发生电解液泄漏。

在一次锂电池或锂离子电池中，铁不断沉积在负极表面上，将会形成金属链。金属链通过隔膜纸气孔造成电池内部短路。即使是在最乐观的情况下，电池内部短路也会使电池缓慢放电直至电池失效。在更坏的情况下，内部短路会使电池快速放电并产生大量的热量，可能导致电池中的有机电解液泄漏，发生火灾甚至爆炸。

美国专利8,790,613已经描述了使用化学方法处理电解二氧化锰以降低其含金属杂质的微粒。