一种钛白副产硫酸亚铁除锰的方法
【专利摘要】本发明涉及一种钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，属于硫酸亚铁除杂【技术领域】。将钛白副产硫酸亚铁溶解，并进行一系列前期处理得到硫酸亚铁清液，将硫酸亚铁清液蒸发浓缩并趁热过滤，再将滤液冷却结晶，并过滤，将滤渣烘干，最终得到纯度较高的七水合硫酸亚铁固体。本发明可通过反复进行重结晶过程的操作去除Mn及其他各杂质，相比离子交换法除杂，具有去除杂率高、工艺流程简单的优点，其中，本发明Mn的去除率为69.56%以上，而离子交换法Mn的去除率仅为12.5%，有效地提纯了钛白副产硫酸亚铁。
【专利说明】一种钛白副产硫酸亚铁除锰的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，属于硫酸亚铁除杂【技术领域】。
【背景技术】
[0002]硫酸亚铁用途广泛，通常用作净水剂、添加剂、催化剂、吸附剂、复合肥料等。硫酸法生产钛白粉，钢铁酸洗过程的副产物即为硫酸亚铁。据统计，每生产It钛白粉，约产生3^4tFeS04.7H20，全国每年产生钛白副产品硫酸亚铁约300万t，因其含多种杂质，不能直接利用，一部分用作净水剂、肥料和饲料添加剂，一部分用于生产氧化铁颜料，绝大部分作为废弃物抛弃，或随地堆放，不仅浪费硫和铁资源，而且严重污染环境。
[0003]在锂离子电池行业中，纯度较高的硫酸亚铁可用于制备锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的原材料草酸亚铁。草酸亚铁纯度的高低和粒径的大小对合成的磷酸亚铁锂性能影响非常大，相应地对硫酸亚铁的纯度要求比较高。将钛白副产品硫酸亚铁进行提纯处理，有望用于锂离子电池行业原材料的制备。常用的除杂方法主要是离子交换法，但离子交换法对Mn的去除效果不明显。
[0004]近年来，3G手机、储能装置、电动汽车、电动自行车等便携储能设备的发展促使锂电行业飞速发展，对锂电池的需求量大幅度增加，其原材料草酸亚铁的市场容量也将急剧扩大，市场前景十分广阔。若能将大量的钛白副产品硫酸亚铁进行提纯处理制备电池级高纯超细草酸亚铁，供应锂电池行业的大量需求，既能解决硫酸亚铁大量堆积造成的环境污染问题，又能满足锂电池行业对于草酸亚铁的需求，促进动力电池行业的发展。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术的不·足，本发明提出一种钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，采用重结晶法除锰制备得到纯度较高的七水合硫酸亚铁，提供了一种锰去除率高、流程短、成本低、对环境友好的钛白副产硫酸亚铁除锰的新方法。
[0006]本发明的技术方案是:将钛白副产硫酸亚铁溶解，并进行一系列前期处理得到硫酸亚铁清液，将硫酸亚铁清液蒸发浓缩并趁热过滤，再将滤液冷却结晶，并过滤，将滤渣烘干，最终得到纯度较高的七水合硫酸亚铁固体。具体步骤包括如下:
(1)将钛白副产硫酸亚铁溶解在水中调制成浓度为26~41wt%的溶液，然后按照固液比1.5~2.7:100g/ml向溶液中加入铁粉，再调节溶液的pH为1.5~2.5，并在隔绝空气的条件下加热至70~80°C的温度保温3~5小时；
(2)向步骤(1)保温后的溶液中加入絮凝剂，溶液分层后分离出上层清液，将上层清液不断搅拌并加热沸腾蒸发至原清液体积的2/3以下，再将滤液冷却结晶后抽滤，最后将抽滤得到的结晶物烘干，即得到除锰后的七水合硫酸亚铁，Mn的去除率为52.5%~69.56%(Mn含量为 0.016wt% ~0.028wt%)。
[0007]所述钛白副产硫酸亚铁为硫酸法生产钛白粉钢铁酸洗过程中的副产品(杂质含量较高的硫酸亚铁固体)，纯度为70%~85%，锰含量为0.037~0.092wt%。[0008]所述步骤(1)中溶解钛白副产硫酸亚铁的水为去离子水或蒸馏水。
[0009]所述铁粉为分析纯还原铁粉。
[0010]所述步骤(1)中调节溶液的pH值采用硫酸，硫酸为浓硫酸或浓度为30~50volt%的稀硫酸。
[0011 ] 所述絮凝剂为浓度为0.3~0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液。
[0012]所述絮凝剂的加入量与溶液的比例为0.05~0.2:100。
[0013]本发明提供了一种有效除锰、流程短、成本低、对环境友好的钛白副产硫酸亚铁除猛新思路，有M效果是:
(I)本发明以钛白副产硫酸亚铁为原料，经重结晶可制备得到纯度较高的七水合硫酸亚铁,该工艺流程短、操作简单。
[0014](2)本发明可通过反复进行重结晶过程的操作去除Mn及其他各杂质，相比离子交换法除杂，具有去除杂率高、工艺流程简单的优点，其中，本发明Mn的去除率为69.56%以上，而离子交换法Mn的去除率仅为12.5%，有效地提纯了钛白副产硫酸亚铁。纯度提高到99%以上。
[0015](3)本发明作为以钛白副产硫酸亚铁为原料制备纯度较高的七水合硫酸亚铁，可用于锂离子电池材料的原料，解决了钛白副产硫酸亚铁作为废弃物堆放，抛弃，浪费硫和铁资源，严重污染环境的 问题。
【具体实施方式】
[0016]以下结合【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0017]实施方式一:本实施方式的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法为:
(1)将钛白副产硫酸亚铁溶解在水中调制成浓度为26wt%的溶液，然后按照固液比
2.4:100g/ml向溶液中加入铁粉，再用浓度为50volt%的稀硫酸调节溶液的pH为2.5，并用石蜡密封后加热至70°C的温度保温5小时(其中，钛白副产硫酸亚铁为硫酸法生产钛白粉钢铁酸洗过程中的副产品，纯度为70%，Mn含量为0.037%, Cu含量为0.00031%, Ni含量为
0.0019% ；Zn 含量为 0.0026% ；Mg 含量为 0.87%)；
(2)向步骤(1)保温后的溶液中加入絮凝剂(浓度为0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝剂的加入量与溶液的体积比为0.1: 100)，溶液分层后分离出上层清液，将上层清液不断搅拌并加热沸腾蒸发至原清液体积的2/3，再将滤液冷却结晶后抽滤，最后将抽滤得到的结晶物烘干，即得到除锰后的七水合硫酸亚铁，Mn的去除率为52.5%。
[0018]实施方式二:本实施方式的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法为:
(O将钛白副产硫酸亚铁溶解在水中调制成浓度为41wt%的溶液，然后按照固液比
1.5:100g/ml向溶液中加入铁粉，再用浓硫酸调节溶液的pH为1.5，并在隔绝空气的条件下加热至80°C的温度保温3小时(其中，钛白副产硫酸亚铁为硫酸法生产钛白粉钢铁酸洗过程中的副产品，纯度为85%，Mn含量为0.080%)；
(2)向步骤(1)保温后的溶液中加入絮凝剂(浓度为0.4wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝剂的加入量与溶液的体积比为0.05:100)，溶液分层后分离出上层清液，将上层清液不断搅拌并加热沸腾蒸发至原清液体积的1/3以下，再将滤液冷却结晶后抽滤，最后将抽滤得到的结晶物烘干，即得到除锰后的七水合硫酸亚铁，Mn的去除率为59.70%。[0019]实施方式三:本实施方式的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法为:
(1)将钛白副产硫酸亚铁溶解在水中调制成浓度为30wt%的溶液，然后按照固液比2.7: 100g/ml向溶液中加入铁粉，再用浓度为40volt%的稀硫酸调节溶液的pH为2，并在隔绝空气的条件下加热至78°C的温度保温4小时(其中，钛白副产硫酸亚铁为硫酸法生产钛白粉钢铁酸洗过程中的副产品，纯度为76%，Mn含量为0.092%)；
(2)向步骤(1)保温后的溶液中加入絮凝剂(浓度为0.3wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝剂的加入量与溶液的体积比为0.1: 100)，溶液分层后分离出上层清液，将上层清液不断搅拌并加热沸腾蒸发至原清液体积的1/3，再将滤液冷却结晶后抽滤，最后将抽滤得到的结晶物烘干，即得到除锰后的七水合硫酸亚铁，Mn的去除率为69.56%。
[0020]实施方式四:本实施方式的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法为:
(1)将钛白副产硫酸亚铁溶解在水中调制成浓度为38wt%的溶液，然后按照固液比2.3: 100g/ml向溶液中加入铁粉，再用浓度为30volt%的稀硫酸调节溶液的pH为2.2，并在隔绝空气的条件下加热至76°C的温度保温3.6小时(其中，钛白副产硫酸亚铁为硫酸法生产钛白粉钢铁酸洗过程中的副产品，纯度为76%，Mn含量为0.092%)；
(2)向步骤(1)保温后的溶液中加入絮凝剂(浓度为0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液，絮凝剂的加入量与溶液的体积比为0.2:100)，溶液分层后分离出上层清液，将上层清液不断搅拌并加热沸腾蒸发至原清液体积的1/4，再将滤液冷却结晶后抽滤，最后将抽滤得到的结晶物烘干，即得到除锰后的七水合硫酸亚铁，Mn的去除率为66.29%。
[0021]以上对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，其特征在于具体步骤包括: (1)将钛白副产硫酸亚铁溶解在水中调制成浓度为26~41wt%的溶液，然后按照固液比1.5~2.7:100g/ml向溶液中加入铁粉，再调节溶液的pH为1.5~2.5，并在隔绝空气的条件下加热至70~80°C的温度保温3~5小时； (2)向步骤(1)保温后的溶液中加入絮凝剂，溶液分层后分离出上层清液，将上层清液不断搅拌并加热沸腾蒸发至原清液体积的2/3以下，再将滤液冷却结晶后抽滤，最后将抽滤得到的结晶物烘干，即得到除锰后的七水合硫酸亚铁。
2.根据权利要求1所述的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，其特征在于:所述钛白副产硫酸亚铁为硫酸法生产钛白粉钢铁酸洗过程中的副产品，纯度为70%~85%，锰含量为0.037 ~0.092wt%o
3.根据权利要求1所述的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，其特征在于:所述步骤(1)中调节溶液的PH值采用硫酸，硫酸为浓硫酸或浓度为30~50volt%的稀硫酸。
4.根据权利要求1所述的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，其特征在于:所述絮凝剂为浓度为0.3~0.5wt%的聚丙烯酰胺溶液。
5.根据权利要求1或4所述的钛白副产硫酸亚铁除锰的方法，其特征在于:所述絮凝剂的加入量与溶液的比例为0.`05~0.2:100。
【文档编号】C01G49/14GK103626239SQ201310471549
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】吴鉴, 姚耀春, 龙萍, 任新林, 杨斌, 马文会, 刘大春, 徐宝强, 戴永年 申请人:昆明理工大学