从含锰废水中分离制备碳酸锰装置的制作方法

本实用新型属于氯化锰生产技术领域，涉及一种从含锰废水中分离制备碳酸锰装置。

背景技术：

随着新能源汽车的发展，锰系锂离子电池正极材料对硫酸锰等锰源提供了更高的要求。锰源中的某些杂质会影响电池材料的形貌和电池的性能，因此，电池级硫酸锰行业标准(hg/t4823-2015)对各杂质含量提出更高要求。

二氧化钛采用硫酸法生产中伴随着含锰无机盐废水产生，这些废水中锰离子、铵根离子、钙离子、镁离子等离子含量较高。需要通过废水对其进行回收利用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供从含锰废水中分离制备碳酸锰装置，对废水除杂处理实现资源化利用。

本实用新型的方案：

从含锰废水中分离制备碳酸锰装置，包括第一除杂罐，所述第一除杂罐通过管道第一过滤机入料口连通，所述第一过滤机滤液出料口与第一滤液收集罐连通，所述第一滤液收集罐通过管道与第二除杂罐和第二过滤机依次连通，所述第二过滤机滤液出料口与第二滤液收集罐连通，所述第二滤液收集罐通过管道与第三除杂罐和第三过滤机依次连通，所述第三过滤机滤液出料口与第三滤液收集罐连通，所述第三滤液收集罐通过管道与第四除杂罐和第四过滤机依次连通，所述第四过滤机滤液出料口与第四滤液收集罐连通，所述第四滤液收集罐通过管道与第五除杂罐和第五过滤机依次连通。

优选地，所述第一过滤机、第二过滤机、第三过滤机、第四过滤机和第五过滤机为带式真空过滤机。

进一步优选地，所述第一过滤机的滤渣出料口与氢氧化物回收罐连通，所述第二过滤机的滤渣出料口与重金属回收罐连通，所述第三过滤机的滤渣出料口与第一不溶性钙镁沉淀回收罐连通，所述第四过滤机的滤渣出料口与第二不溶性钙镁沉淀回收罐连通，第五过滤机的滤渣出料口与碳酸锰罐回收罐连通。

进一步优选地，所述第五过滤机的洗涤水入料管分别与去离子水管道和无水乙醇管管连通。

优选地，所述第一除杂罐入料口通过管道与双氧水罐和氨水罐分别连通，所述第二除杂罐入料口通过管道与硫酸铵溶液罐连通，所述第四除杂罐入料口通过管道与氟化铵溶液罐连通，所述第五除杂罐入料口通过管道与碳酸氢铵溶液罐连通。

优选地，所述第二除杂罐尾气排放管与碱液吸收罐连通。

本实用新型有益效果：

1、本实用新型对二氧化钛生产过程中产生的含锰废水进行除杂提纯处理，进行资源化利用。

2、本实用新型采用水解法沉淀除去铁、铝离子，硫化铵去除重金属离子、加热浓缩与氟化铵结合沉淀去除钙镁离子，后期采用添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，提纯的碳酸锰呈圆球形、表面光滑且分散效果好。其中废水中的铁、铝沉淀率为99.56%-99.87%，钙镁离子沉淀率为99.87%，锰沉淀率为99.89%。最终产品中锰含量为52.5%，钙、镁含量分别为0.21%、0.01%，达到工业碳酸锰质量标准。

3、所述第一洗涤水收集槽、第二洗涤水收集槽和第三洗涤水收集槽分别由上至下设有若干个，且下方洗涤水收集槽尺寸大于上方洗涤水收集槽尺寸，通过静置溢出回收洗涤水，同时也是对洗涤水进行净化处理后再回收。

4、第一过滤机、第二过滤机、第三过滤机、第四过滤机和第五过滤机为带式真空过滤机，对滤液和滤渣进行分离，同时可对滤渣进行清洗回收。

5、第五过滤机的洗涤水入料管分别与去离子水管道和无水乙醇管管连通，对最终产品碳酸锰进行洗涤回收。

6、所述第二除杂罐尾气排放管与碱液吸收罐连通，对产生的尾气进行回收再排放，减少对环境的污染。

7、第一过滤机上的滤渣进行洗涤水洗涤，滤渣进入氢氧化物回收罐回收氢氧化铁、氢氧化铝；第二过滤机过滤的滤渣进行洗涤水洗涤，滤渣进入重金属回收罐回收ni²⁺、cr³⁺、cu²⁺等重金属离子；第三过滤机的滤渣进行洗涤，进入第一不溶性钙镁沉淀回收罐回收不溶性钙镁沉淀等；第四过滤机的滤渣进行洗涤，进入第二不溶性钙镁沉淀回收罐进一步回收不溶性钙镁沉淀；第五过滤机的滤渣进行洗涤，进入碳酸锰罐回收罐回收碳酸锰。

附图说明

图1本实用新型装置系统示意图；

其中：第一除杂罐1，第一过滤机2，第一滤液收集罐3，第二除杂罐4，第二过滤机5，第二滤液收集罐6，第三除杂罐7，第三过滤机8，第三滤液收集罐9，第四除杂罐10，第四过滤机11，第四滤液收集罐12，第五除杂罐13，第五过滤机14，去离子水管道1401，无水乙醇管1402，氢氧化物回收罐15，重金属回收罐16，第一不溶性钙镁沉淀回收罐17，第二不溶性钙镁沉淀回收罐18，碳酸锰罐回收罐19，双氧水罐20，氨水罐21，硫酸铵溶液罐22，氟化铵溶液罐23，碳酸氢铵溶液罐24，碱液吸收罐25。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本实用新型，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

如图1，从含锰废水中分离制备碳酸锰装置，包括第一除杂罐1，所述第一除杂罐1通过管道第一过滤机2入料口连通，所述第一过滤机2滤液出料口与第一滤液收集罐3连通，所述第一滤液收集罐3通过管道与第二除杂罐4和第二过滤机5依次连通，所述第二过滤机5滤液出料口与第二滤液收集罐6连通，所述第二滤液收集罐6通过管道与第三除杂罐7和第三过滤机8依次连通，所述第三过滤机8滤液出料口与第三滤液收集罐9连通，所述第三滤液收集罐9通过管道与第四除杂罐10和第四过滤机11依次连通，所述第四过滤机11滤液出料口与第四滤液收集罐12连通，所述第四滤液收集罐12通过管道与第五除杂罐13和第五过滤机14依次连通。

优选地，所述第一过滤机2、第二过滤机5、第三过滤机8、第四过滤机11和第五过滤机14为带式真空过滤机。

进一步优选地，所述第一过滤机2的滤渣出料口与氢氧化物回收罐15连通，所述第二过滤机5的滤渣出料口与重金属回收罐16连通，所述第三过滤机8的滤渣出料口与第一不溶性钙镁沉淀回收罐17连通，所述第四过滤机11的滤渣出料口与第二不溶性钙镁沉淀回收罐18连通，第五过滤机14的滤渣出料口与碳酸锰罐回收罐19连通。

进一步优选地，所述第五过滤机14的洗涤水入料管分别与去离子水管道1401和无水乙醇管1402管连通。

优选地，所述第一除杂罐1入料口通过管道与双氧水罐20和氨水罐21分别连通，所述第二除杂罐4入料口通过管道与硫酸铵溶液罐22连通，所述第四除杂罐10入料口通过管道与氟化铵溶液罐23连通，所述第五除杂罐13入料口通过管道与碳酸氢铵溶液罐24连通。

优选地，所述第二除杂罐4尾气排放管与碱液吸收罐25连通。

本实用新型使用时：

1）在第一除杂罐1中加入二氧化钛废水，按照n(fe²⁺)：n(双氧水)=（2-3）:1加入双氧水，使得废水中的亚铁离子全部氧化成铁离子，再通入氨水调节ph5-6，并于85-95℃反应0.8-1.2h直至fe³⁺、al³⁺完全形成沉淀，混合物进入到第一过滤机2过滤得到滤液、滤渣；

2）到第一过滤机2过滤得到滤液进入到第二除杂罐4中，加入(nh4)2s溶液，60℃下反应2h以使废水中的ni²⁺、cr³⁺、cu²⁺等重金属离子完全以硫化物的形式沉淀，进入到第二过滤机5过滤得到滤液、滤渣，其中第二除杂罐4中产生的尾气用氢氧化钠碱液吸收；

3）第二过滤机5过滤得到滤液进入到第三除杂罐7，加热至有絮状物质析出，停止加热，冷却至室温进入到第三过滤机8过滤得到滤液、滤渣；

4）第三过滤机8过滤得到滤液进入到第四除杂罐10置于85-95℃、ph=5-6条件下，加入氟化铵沉淀ca²⁺，mg²⁺，进入到第四过滤机11过滤得到滤液、滤渣，第四过滤机11过滤得到滤液为粗硫酸锰浓缩母液；

5）第四过滤机11过滤得到的粗硫酸锰浓缩母液进入到第五除杂罐13，按n(sds):n(mn²⁺)=0.043-0.046:1比例向富锰母液中加入表面活性剂sds，水浴加热至25-35℃，加入1mol/l碳酸氢铵溶液后搅拌20min，整个体系置于45℃的水浴中陈化1.5-2.5h后进入第五过滤机14过滤得到滤液、滤渣；第五过滤机14的滤渣用去离子水洗涤数遍，直至洗涤液中加入质量分数为5%的氯化钡溶液后不出现浑浊现象为止。滤饼再用无水乙醇洗3-4次得产物碳酸锰。

其中，第一过滤机2上的滤渣进行洗涤水洗涤，滤渣进入氢氧化物回收罐15回收氢氧化铁、氢氧化铝；第二过滤机5过滤的滤渣进行洗涤水洗涤，滤渣进入重金属回收罐16回收ni²⁺、cr³⁺、cu²⁺等重金属离子；第三过滤机8的滤渣进行洗涤，进入第一不溶性钙镁沉淀回收罐17回收不溶性钙镁沉淀等；第四过滤机11的滤渣进行洗涤，进入第二不溶性钙镁沉淀回收罐18进一步回收不溶性钙镁沉淀；第五过滤机14的滤渣进行洗涤，进入碳酸锰罐回收罐19回收碳酸锰。