专利名称：一种电池级高纯一水硫酸锰及其制备方法
技术领域：
本发明涉及化工生产领域，具体涉及一种电池级高纯一水硫酸锰及其制备方法。
背景技术：
锂离子电池作为新一代环保、高性能电池，已成为电池产业发展的重点方向之一。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，而锂电池正极材料是其核心关键材料。在锂电池原材料构成成本中，正极材料占制造成本的40%以上，并且正极材料是电池中锂离子之源，其性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电池正极材料在锂电池中占据核心地位，是锂电池中最关键的功能材料。正极材料的选择和质量直接决定锂电池的性能与价格，因此廉价、高性能的正极材料的研究一直是锂电池行业发展的重点。电池级高纯一水硫酸锰主要应用于锂电池正极三元材料(镍钴锰酸锂)的前驱体。由于钾、钠、钙、镁等杂质对锂电池容量及循环性能会产生较大的影响。因此，电池级一水硫酸锰对杂质含量要求非常严格。尤其必须控制锂离子电池影响较大的钾、钠、钙、镁等杂质的含量在很低的水平。目前湖北开元化工科技股份有限公司在锰矿石用硫酸浸取后的硫酸锰溶液中加入除杂剂MnF2，除钙、镁杂质，用MnS或金属锰粉作除重金属杂质的除杂剂，使钙、镁、重金属杂质含量低于50ppm;广东光华化学厂有限公司以电解锰和工业硫酸为原料所制得的硫酸锰溶液，加入除杂剂BaS除重金属杂质，加入石灰石调节pH值除铁杂质，加入NaF除钙、镁杂质，最后制备得到的该一水合硫酸锰的纯度以质量百分比计为99. 9997%，铅、镉、钴、铁、锌等杂质的含量均< 5ppm ;湖南汇通科技有限责任公司首先采用硫酸铁除钾、钠等杂质，然后用碳酸锰调PH值至4-7，加入吸附剂除铁，再以氟化锰为除杂剂在pH值为4-7的条件下除钙、镁等杂质，最后以硫化钡除重金属，制得的高纯一水硫酸锰中钾、钠、隹丐、镁杂质含量均低于50ppm,且重金属杂质及铁杂质的含量均低于lOppm。但由于加入氟化物会弓I入氟杂质，若氟的含量过高，达到IOOOppm级别就会对设备有腐蚀影响，给生产带来诸多不便。关于残余氟含量，在以往任何关于高纯一水硫酸锰及其制备方法的专利中都没有提及。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明的目的是提供一种电池级高纯一水硫酸锰，所述一水硫酸锰的锰含量非常高，铁、钾、钠、钙、镁和重金属等杂质含量都非常低，而且，氟含量控制在IOOppm以下,能满足锂离子电池正极材料的需要。本发明提供的电池级高纯一水硫酸锰中锰含量在32%以上，钾、钠、钙、镁杂质的含量均在50ppm以下,重金属杂质的含量在IOppm以下,铁杂质的含量在5ppm以下,氟杂质的含量在IOOppm以下。优选地，所述高纯一水硫酸锰中锰含量为32. 0-32. 35%，钾、钠、钙、镁杂质含量为3-50ppm,重金属杂质的含量为5-10ppm,铁杂质的含量为0_5ppm,氟杂质的含量为50_100ppmo
其中，所述重金属杂质包括锌、铜、铅中的一种或多种。本发明的另一目的是提供所述电池级高纯一水硫酸锰的制备方法，该制备方法包括如下步骤( I)以软锰矿、硫锰矿或硫铁矿、工业硫酸为原料，将软锰矿、硫锰矿或硫铁矿与水搅拌均匀，再加入工业硫酸，最后加入CaCO3,反应终点pH为4-4. 5，过滤，得到滤液I ;(2)向滤液I加入双氧水，温度控制在50_70°C，氧化水解l_2h，过滤，得到滤液2 ；(3)向滤液2加入BaS，温度控制在30_50°C，搅拌反应l_2h，过滤，得到滤液3 ；(4)向滤液3加入氢氟酸，再加入MnCO3,调节pH到5_6，再加入聚合硫酸铝和聚丙烯酰胺溶液絮凝沉淀，过滤，得到滤液4 ；(5)向滤液4加入活性炭静置吸附，过滤，得到滤液5 ;(6)向滤液5通入装有活性氧化铝球的循环装置中，循环l_5h，得到溶液6 ；(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，洗涤，干燥。其中，步骤(I)中所述软锰矿中锰含量为18-25%，软锰矿硫锰矿的质量比为3-5:1，或者软锰矿硫铁矿的质量比为4-7:1，将800-1200g所述软锰矿与硫锰矿的混合物或软锰矿与硫铁矿的混合物与4. 0-6. 5L水搅拌均匀，加入200-280ml的工业硫酸，30-35min内升温至90°C -100°C，反应4_6h，pH为2-2. 5，缓慢加入40_80g的CaCO3,反应终点pH为4-4. 5,过滤得到硫酸猛滤液I。步骤(2)向滤液I中加入2-10ml双氧水，温度控制在50_70°C，氧化水解l_2h，静置过滤得到滤液2。步骤(3)中先称取4_5g的BaS，溶于蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在30-50°C，搅拌反应l_2h，过滤得到滤液3。步骤(4)中向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸8_15ml，温度控制在80_90°C，搅拌反应O. 5-lh后，加入10-30g的MnCO3，调节pH为5-6，搅拌反应l_2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液20-80ml，搅拌10_30min，转速控制在150_300r/min ;再加入浓度为O. 1%的聚丙烯酰胺(PAM)溶液10-20ml，搅拌10_30min，静置2_4h，过滤得到滤液4。步骤(5)中向溶液4中投加活性炭10_35g，静置4_8h，过滤得到滤液5。所述活性炭为颗粒活性炭。步骤(6)中将滤液5通入装有1000_2500g的活性氧化铝球的溶液循环装置中。步骤(7 )对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3_5之间，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为95-200°C，控制浓缩饱和母液在20%-25%之间，脱水、干燥。具体地，所述制备方法包括以下步骤( I)按重量比依次称取软锰矿和硫锰矿或者软锰矿和硫铁矿，软锰矿硫锰矿的质量比为3-5:1，或者软锰矿硫铁矿的质量比为4-7:1，将800-1200g所述软锰矿与硫锰矿的混合物或软锰矿与硫铁矿的混合物与4. 0-6. 5L水搅拌均匀，缓慢加入200-280ml的工业硫酸，30-35min 内升温至 90°C _100°C，反应 4_6h，pH 为 2-2. 5，缓慢加入 40_80g 的 CaCO3,反应终点pH为4-4. 5,过滤得到硫酸猛滤液I ;(2)向滤液I中加入2-10ml双氧水，温度控制在50_70°C，氧化水解l_2h，静置过滤得到滤液2 ；
(3)先称取4_5g的BaS，溶于蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在30-50°C，搅拌反应l_2h，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸8_15ml，温度控制在80_90°C，搅拌反应O. 5-lh后，加入10-30g的MnCO3,调节pH为5_6，搅拌反应l_2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液20-80ml，搅拌10-30min，转速控制在150_300r/min ;再加入浓度为O. 1%的聚丙烯酰胺溶液10-20ml，搅拌10-30min，静置2_4h，过滤得到滤液4 ;(5)向溶液4中投加活性炭10_35g，静置4_8h，过滤得到滤液5 ；(6)将滤液5通入装有1000_2500g的活性氧化铝球的溶液循环装置中，循环时间为l_5h，最后从出水口得到溶液6 ;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3-5之间，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为95-200°C，控制浓缩饱和母液在20%-25%之间，脱水、干燥。本发明的上述制备方法采用了特有的除杂剂和除杂方法，科学的安排其各个操作步骤的顺序，第二步骤主要是除去原料中的铁等杂质；第三步骤主要是除去原料中的重金属等杂质；第四步骤的氟化物是除去钙、镁杂质，而絮凝剂聚合硫酸铝既能絮凝
胶状沉淀，便于过滤，又能除去部分氟杂质；第五步骤既能除去部分氟杂质，又能除去BaS水解产生的H2S臭气体；第六步骤主要是除去大部分氟杂质。另外需要特别提出的是，由于本发明方法采用硫酸浸出得到的硫酸锰溶液中的钾、钠含量都很低，所以只需要在后续各除杂环节中严格控制钾、钠杂质的引入就能保证其含量低于50ppm。本发明提供的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法中在除钙镁杂质时，由于加入氟化物会引入氟杂质，若氟的含量过高，会对设备有腐蚀影响，给生产带来诸多不便。本发明经过氟的净化步骤，使其氟含量低于 IOOppmo本发明的另一目的是提供所述的电池级高纯一水硫酸锰在锂离子电池正极材料中的应用。本发明与现有技术相比具有的优点在于(I)本发明的电池级高纯一水硫酸锰的锰含量高，锰含量在32%以上，各金属杂质含量低，更为重要的是氟杂质含量低，避免或减少了对设备的腐蚀影响，给生产带来了方便，同时完全满足锂离子电池正极材料的需要，完全可以应用于动力锂离子电池正极材料三元材料。(2)本发明的制备方法能显著降低锰矿石用硫酸浸取后的硫酸锰溶液中所含的铁、重金属杂质(例如锌、铜、铅等)、钾、钠、钙、镁杂质的含量，尤其可以达到使钾、钠、钙、镁杂质含量在50ppm以下，同时使重金属杂质的含量在IOppm以下,铁杂质的含量在5ppm以下，氟杂质含量在IOOppm以下，所得高纯一水硫酸锰中的锰含量在32%以上。(3)本发明的经济成本较低，软锰矿来源广，所选用的除杂剂易于获得且相对廉价，并且操作处理方便简单和易于控制，无需复杂、昂贵的操作设备，为高纯一水硫酸锰的产业化运用提供了广阔的前景。
图I为本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备工艺流程图。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法包括如下步骤，其工艺流程图如图I所示。(I)称取含锰25%的软锰矿600g，硫锰矿200g，4. OL水搅拌均匀，缓慢加入工业硫酸200ml，30min内升温至100。。，反应4h，pH为2，缓慢加入40g CaCO3，反应终点pH为4，过滤得到硫酸锰滤液I ;(2)向滤液I中加入双氧水2ml，温度控制在50°C，氧化水解此，静置过滤得到滤液2 ；(3)称取BaS 5g，溶于50ml蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在50°C，搅拌反应2h，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸8ml，温度控制在90°C，搅拌反应Ih后，加入MnCO3IOg,调节pH到5，搅拌反应2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液20ml，搅拌lOmin，转速控制在200r/min，再加入浓度为O. 1%的PAM溶液10ml，搅拌lOmin，静置3h，过滤得到滤液4;(5)向溶液4中投加IOg颗粒活性炭，静置4h，过滤得到滤液5 ；(6)将滤液5通入装有IOOOg活性氧化铝球的水循环装置中，循环时间为2h，最后从出水口得到溶液6 ;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3. 5，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为200°C，控制浓缩饱和母液为20%，进行脱水、干燥得到高
纯一水硫酸锰产品。最后通过分析(原子吸收分光光度计)可得，本实施例制得的高纯一水硫酸锰的锰含量为32. 35%，其中钾、钠、钙、镁的含量分别为lOppm、22ppm、3ppm、42ppm;重金属杂质铜、铅、锌的含量分别为lOppm、5ppm、3ppm ;杂质铁的含量为Oppm,杂质氟的含量为50ppm。实施例2本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法包括如下步骤，其工艺流程图如图I所示。(I)称取含锰25%的软锰矿640g，硫铁矿160g，4. 5L水搅拌均匀，缓慢加入工业硫酸220ml, 35min内升温至90°C，反应6h，pH为2. 5，缓慢加入50g CaCO3,反应终点pH为
4.5，过滤得到硫酸锰滤液I ;(2)向滤液I中加入双氧水6ml，温度控制在60°C，氧化水解2h，静置过滤得到滤液2 ；(3)称取BaS 4g，溶于60ml蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度为45°C，搅拌反应lh，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸Ilml，温度控制在80°C，搅拌反应Ih后，加入MnC0330g，调节pH到5. 5，搅拌反应2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液80ml，搅拌30min，转速控制在300r/min，再加入浓度为O. 1%的PAM溶液15ml，搅拌30min，静置4h，过滤得到滤液4;(5)向溶液4中投加35g颗粒活性炭，静置8h，过滤得到滤液5 ；(6)将滤液5通入装有2000g活性氧化铝球的水循环装置中，循环时间为5h，最后从出水口得到溶液6 ;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至4，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为150°C，控制浓缩饱和母液为25%，进行脱水、干燥得到高纯一水硫Ife猛广品。最后通过分析(原子吸收分光光度计)可得，本实施例制得的高纯一水硫酸锰的锰含量为32. 2%，其中钾、钠、钙、镁的含量分别为20ppm、27ppm、7ppm、48ppm;重金属杂质铜、铅、锌的含量分别为8ppm、8ppm、6ppm ;杂质铁的含量为O. 5ppm ;杂质氟的含量为60ppm。实施例3本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法包括如下步骤，其工艺流程图如图I所示。(I)称取含锰18%的软锰矿lOOOg，硫锰矿200g，4. 5L水搅拌均匀，缓慢加入工业硫酸280ml, 30min内升温至95°C，反应5h，pH为2. 2，缓慢加入80g CaCO3,反应终点pH为4，过滤得到硫酸锰滤液I ;(2)向滤液I中加入双氧水10ml，温度控制在70°C，氧化水解lh，静置过滤得到滤液2 ；(3)称取BaS 5g，溶于60ml蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在30°C，搅拌反应I. 5h，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸15ml，温度控制在85°C，搅拌反应O. 5h后，加入MnC0315g，调节pH到6，搅拌反应lh，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液60ml，搅拌20min，转速控制在150r/min，再加入浓度为O. 1%的PAM溶液20ml，搅拌20min，静置2h，过滤得到滤液4;(5)向溶液4中投加20g颗粒活性炭，静置6h，过滤得到滤液5 ；(6)将滤液5通入装有1200g活性氧化铝球的水循环装置中，循环时间为4h，最后从出水口得到溶液6 ;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至5，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为95°C，控制浓缩饱和母液为24%，进行脱水、干燥得到高纯一水硫Ife猛广品。最后通过分析(原子吸收分光光度计)可得，本实施例制得的高纯一水硫酸锰的锰含量为32. 0%，其中钾、钠、钙、镁的含量分别为22ppm、32ppm、45ppm、49ppm;重金属杂质铜、铅、锌的含量分别为5ppm、8ppm、9ppm ;杂质铁的含量为2ppm ;杂质氟的含量为lOOppm。实施例4本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法包括如下步骤，其工艺流程图如图I所示。(I)称取含锰18%的软锰矿lOOOg，硫铁矿200g，6. 5L水搅拌均匀，缓慢加入工业硫酸260ml，35min内升温至100°C，反应5h，pH为2，缓慢加入70g CaCO3，反应终点pH为
4.5，过滤得到硫酸锰滤液I ;
(2)向滤液I中加入双氧水10ml，温度控制在60°C，氧化水解I. 5h，静置过滤得到滤液2;(3)称取BaS 4. 5g，溶于50ml蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在50°C，搅拌反应2h，过滤得到滤液3;(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸14ml，温度控制在90°C，搅拌反应Ih后，加入MnC0315g，调节pH到5，搅拌反应I. 5h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液75ml，搅拌30min，转速控制在150r/min，再加入浓度为O. 1%的PAM溶液15ml，搅拌25min，静置3h，过滤得到滤液4;(5)向溶液4中投加18g颗粒活性炭，静置6h，过滤得到滤液5;(6)将滤液5通入装有2500g活性氧化铝球的水循环装置中，循环时间为lh，最后从出水口得到溶液6;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为105°C，控制浓缩饱和母液为20%，进行脱水、干燥得到高纯一水硫Ife猛广品。最后通过分析(原子吸收分光光度计)可得，本实施例制得的高纯一水硫酸锰的锰含量为32. 15%，其中钾、钠、钙、镁的含量分别为19ppm、30ppm、20ppm、40ppm;重金属杂质铜、铅、锌的含量分别为6ppm、8ppm、8ppm ;杂质铁的含量为3ppm ;杂质氟的含量为90ppm。实施例5本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法包括如下步骤，其工艺流程图如图I所示。(I)称取含锰20%的软锰矿800g，硫锰矿200g，5L水搅拌均匀，缓慢加入工业硫酸270ml, 30min内升温至98°C，反应4h，pH为2，缓慢加入70g CaCO3，反应终点pH为4，过滤得到硫酸锰滤液I ;(2)向滤液I中加入双氧水5ml，温度控制在55°C，氧化水解I. 5h，静置过滤得到滤液2 ；(3)称取BaS 4g，溶于50ml蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在40°C，搅拌反应lh，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸13ml，温度控制在80°C，搅拌反应O. 5h后，加入MnC0315g，调节pH到5，搅拌反应I. 5h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液70ml，搅拌25min，转速控制在180r/min，再加入PAM溶液IOml，搅拌30min，静置3. 5h，过滤得到滤液4 ；(5)向溶液4中投加15g颗粒活性炭，静置6h，过滤得到滤液5 ；(6)将滤液5通入装有ISOOg活性氧化铝球的水循环装置中，循环时间为4h，最后从出水口得到溶液6 ;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3. 5，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为100°c，控制浓缩饱和母液为23%，进行脱水、干燥得到高纯一水硫酸锰产品。最后通过分析(原子吸收分光光度计)可得，本实施例制得的高纯一水硫酸锰的锰含量为32. 25%，其中钾、钠、钙、镁的含量分别为15ppm、32ppm、26ppm、40ppm;重金属杂质铜、铅、锌的含量分别为6ppm、9ppm、7ppm ;杂质铁的含量为Ippm ;杂质氟的含量为70ppm。实施例6本发明的电池级高纯一水硫酸锰的制备方法包括如下步骤，其工艺流程图如图I所示。(I)称取含锰20%的软锰矿875g，硫铁矿125g，5. 5L水搅拌均匀，缓慢加入工业硫酸255ml，34min内升温至95。。，反应5h，pH为2，缓慢加入CaC0355g，反应终点pH为4. 5，过滤得到硫酸锰滤液I ;(2)向滤液I中加入双氧水7ml，温度控制在60°C，氧化水解2h，静置过滤得到滤液2 ；(3)称取BaS 4. 5g，溶于45ml蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在45°C，搅拌反应I. 5h，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸12ml，温度控制在85°C，搅拌反应50min后，加入MnC0325g，调节pH到5. 5，搅拌反应2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液65ml，搅拌20min，转速控制在220r/min，再加入浓度为O. 1%PAM溶液10ml，搅拌25min，静置5h，过滤得到滤液4;(5)向溶液4中投加15g颗粒活性炭，静置4h，过滤得到滤液5 ；(6)将滤液5通入装有2200g活性氧化铝球的水循环装置中，循环时间为I. 5h，最后从出水口得到溶液6 ;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至4. 5，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为180°C，控制浓缩饱和母液为21%，进行脱水、干燥得到高纯一水硫酸锰产品。最后通过分析(原子吸收分光光度计)可得，本实施例制得的高纯一水硫酸锰的锰含量为32. 3%，其中钾、钠、钙、镁的含量分别为20ppm、24ppm、18ppm、28ppm;重金属杂质铜、铅、锌的含量分别为8ppm、7ppm、5ppm ;杂质铁的含量为Ippm ;杂质氟的含量为60ppm。虽然，上文中已经用一般性说明具体实施方式
及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
权利要求
1.一种电池级高纯一水硫酸锰，其特征在于，所述高纯一水硫酸锰中锰含量在32%以上,钾、钠、I丐、镁杂质的含量均在50ppm以下,重金属杂质的含量在IOppm以下,铁杂质的含量在5ppm以下，氟杂质的含量在IOOppm以下。
2.根据权利要求I所述的高纯一水硫酸锰，其特征在于，所述高纯一水硫酸锰中锰含量为32. 0-32. 35%，钾、钠、钙、镁杂质含量为3-50ppm，重金属杂质的含量为5-lOppm，铁杂质的含量为0-5ppm,氟杂质的含量为50-100ppm。
3.一种制备权利要求1-2任一项所述的电池级高纯一水硫酸锰的方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤(1)以软锰矿、硫锰矿或硫铁矿、工业硫酸为原料，将软锰矿、硫锰矿或硫铁矿与水搅拌均匀，再加入工业硫酸，最后加入CaCO3,反应终点pH为4-4. 5，过滤，得到滤液I ;(2)向滤液I加入双氧水，温度控制在50-70°C，氧化水解l_2h，过滤，得到滤液2；(3)向滤液2加入BaS，温度控制在30-50°C，搅拌反应l_2h，过滤，得到滤液3;(4)向滤液3加入氢氟酸，再加入MnCO3，调节pH到5_6，再加入聚合硫酸铝和聚丙烯酰胺溶液絮凝沉淀，过滤，得到滤液4 ；(5)向滤液4加入活性炭静置吸附，过滤，得到滤液5;(6)向滤液5通入装有活性氧化铝球的循环装置中，循环l_5h，得到溶液6;(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，洗涤，干燥。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述软锰矿中锰含量为18-25%，软锰矿硫锰矿的质量比为3-5:1，或者软锰矿硫铁矿的质量比为4-7:1，将800-1200g所述软锰矿与硫锰矿的混合物或软锰矿与硫铁矿的混合物与4. 0-6. 5L水搅拌均匀，加入200-280ml的工业硫酸，30_35min内升温至90°C _100°C，反应4_6h，pH为2-2. 5，缓慢加入40-80g的CaCO3,反应终点pH为4-4. 5，过滤得到硫酸锰滤液I。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中先称取4-5g的BaS，溶于蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在30-50°C，搅拌反应l_2h，过滤得到滤液3。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸8-15ml，温度控制在80-90°C，搅拌反应O. 5_lh后，加入10_30g的MnCO3,调节pH为5-6，搅拌反应l_2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液20-80ml，搅拌10-30min，转速控制在150_300r/min ;再加入浓度为O. 1%的聚丙烯酰胺溶液10_20ml，搅拌10-30min,静置2_4h，过滤得到滤液4。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中向溶液4中投加活性炭10-35g，静置4-8h，过滤得到滤液5。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中将滤液5通入装有1000-2500g的活性氧化铝球的溶液循环装置中。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3-5之间，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为95-2000C，控制浓缩饱和母液在20%-25%之间，脱水、干燥。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(I)按重量比依次称取软锰矿和硫锰矿或者软锰矿和硫铁矿，软锰矿硫锰矿的质量比为3-5:1，或者软锰矿硫铁矿的质量比为4-7:1，将800-1200g所述软锰矿与硫锰矿的混合物或软锰矿与硫铁矿的混合物与4. 0-6. 5L水搅拌均匀，缓慢加入200-280ml的工业硫酸，30-35min内升温至90°C -100°C，反应4_6h，pH为2-2. 5，缓慢加入40_80g的CaCO3,反应终点pH为4-4. 5,过滤得到硫酸猛滤液I ;(2)向滤液I中加入2-10ml双氧水，温度控制在50-70°C，氧化水解l_2h，静置过滤得到滤液2 ；(3)先称取4-5g的BaS，溶于蒸馏水中，煮沸过滤得到BaS水解滤液，将此BaS水解滤液投加到滤液2中，温度控制在30-50°C，搅拌反应l_2h，过滤得到滤液3 ；(4)向溶液3中加入浓度为40%的氢氟酸8-15ml，温度控制在80_90°C，搅拌反应O. 5-lh后，加入10-30g的MnCO3,调节pH为5_6，搅拌反应l_2h，冷却静置，再加入浓度为5%的聚合硫酸铝溶液20-80ml，搅拌10-30min，转速控制在150_300r/min ;再加入浓度为O. 1%的聚丙烯酰胺溶液10-20ml，搅拌10-30min，静置2_4h，过滤得到滤液4 ;(5)向溶液4中投加活性炭10-35g，静置4-8h，过滤得到滤液5；(6)将滤液5通入装有1000-2500g的活性氧化铝球的溶液循环装置中，循环时间为l-5h，最后从出水口得到溶液6 ；(7)对溶液6进行常压浓缩结晶，先将溶液6的pH值调节至3-5之间，然后进行蒸发浓缩结晶，蒸发浓缩结晶时的温度为95-200 V，控制浓缩饱和母液在20%-25%之间，脱水、干燥。
全文摘要
本发明涉及一种电池级高纯一水硫酸锰及其制备方法。所述高纯一水硫酸锰中锰含量在32%以上，钾、钠、钙、镁杂质含量均在50ppm以下，且重金属杂质含量在10ppm以下、铁杂质含量在5ppm以下，氟杂质的含量在100ppm以下。所述制备方法为以软锰矿、硫锰矿或硫铁矿、工业硫酸为原料，先加入双氧水，温度控制在50-70℃，再加入BaS，温度控制在30-50℃，再加入氢氟酸，通过加入中和剂MnCO3调节pH到5-6，再加入聚合硫酸铝和聚丙烯酰胺溶液絮凝沉淀，过滤后加入活性炭静置吸附，最后通入装有活性氧化铝球的循环装置中，然后常压浓缩结晶，洗涤，干燥，得到高纯一水硫酸锰。本发明的一水硫酸锰的锰含量高，各金属杂质和氟杂质含量低，完全满足锂离子电池正极材料的需要。
文档编号C01G45/10GK102923783SQ20121048375
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者陈飞宇, 赵凯, 银瑰, 许定胜, 文平 申请人:湖南特种金属材料厂