一种粗金属氢氧化物分离锰的方法和锰硅复合材料及其应用与流程

本申请涉及湿法冶金，尤其涉及一种粗金属氢氧化物分离锰的方法和锰硅复合材料及其应用。

背景技术：

1、钴作为锂离子电池正极材料的关键元素，与锂电池的循环性能和安全性密切相关。粗金属氢氧化物如粗镍氢氧化物、粗钴氢氧化物是锂离子正极材料中钴的重要来源。钴的硫酸盐作为锂电池正极材料的原料，在获取过程中，常需要将钴与锰分离。

2、然而，在相关技术中，从粗金属氢氧化物中将钴与锰分离的工艺流程长、经济性低。

技术实现思路

1、基于此，本申请的目的在于提供一种流程短、经济性高粗金属氢氧化物分离锰的方法和一种锰硅复合材料及其应用。

2、第一方面，本申请提供一种粗金属氢氧化物分离锰的方法，包括：

3、浆化工序：将粗金属氢氧化物与水混合，得到粗金属氢氧化物浆料，所述粗金属氢氧化物包括钴元素和锰元素，所述粗金属氢氧化物包括粗镍氢氧化物、粗钴氢氧化物中的至少一种；

4、氧化工序：将所述粗金属氢氧化物浆料进行氧化处理，得到氧化浆料；

5、浸出工序：将所述氧化浆料与酸接触，得到浸出液和浸出渣。

6、本申请实施方式提出的粗金属氢氧化物分离锰的方法中，通过浆化工序、氧化工序，可将锰离子氧化为难以被酸浸出的二氧化锰，再进行浸出工序，可使锰进入浸出渣中，而其他的金属元素，如钴元素，以及可能存在的镍元素等，即使被氧化，进行浸出工序后，也会变成金属离子进入浸出液中，从而实现锰与其他金属元素的分离，工艺流程简短、操作简单高效；由此得到的浸出液锰含量低，可以减轻后续萃锰压力，甚至可以省去萃锰工序，降低了浸出液的处理成本；所得到的浸出渣中二氧化锰含量高，具有良好的经济价值；并且本申请实施方式分离锰的方法适用的原料种类广泛，不仅可以用于粗钴氢氧化物中锰的分离，还可以用于粗镍氢氧化物中锰的分离。因此，本申请实施方式提出的粗金属氢氧化物分离锰的方法工艺流程简短，高效、经济。

7、可选地，所述分离锰的方法满足以下条件中的至少一个：

8、a.所述粗金属氢氧化物还包括镍、铜、铁、锌、镁、铝、钙元素中的至少一种以及硅元素；

9、b.所述浆化工序中，所述粗金属氢氧化物与水按照固液比为1g：(1.5-3.5)ml进行混合；

10、c.所述氧化处理包括：向所述粗金属氢氧化物浆料中加入氧化剂进行氧化反应，得到所述氧化浆料；

11、d.所述酸包括硫酸、盐酸、硝酸中的至少一种；

12、e.所述浸出工序包括：将所述氧化浆料与所述酸接触进行第一浸出处理，固液分离，得到第一浸出渣和第一浸出液；将所述第一浸出渣与所述酸接触进行第二浸出处理，固液分离，得到第二浸出渣和第二浸出液。

13、进一步地，所述分离锰的方法满足以下条件中的至少一个：

14、f.所述氧化剂包括双氧水、过硫酸铵、臭氧、氯气、次氯酸钠中的至少一种；

15、g.所述氧化剂的质量为理论用量的6倍-8倍，所述理论用量为将所述粗金属氢氧化物中的二价锰氧化为四价锰所需的氧化剂的理论质量；

16、h.所述氧化反应的时间为30min-60min；

17、i.所述酸包括浓硫酸；

18、j.所述氧化浆料与酸接触的温度为25℃-100℃，时间为1.5h-3h。

19、更进一步地，所述分离锰的方法还满足以下条件中的至少一个：

20、k.所述氧化剂包括双氧水；

21、l.所述双氧水的浓度为22wt％-32wt％。

22、可选地，所述分离锰的方法还满足以下条件中的至少一个：

23、m.所述第二浸出处理还包括：将所述第一浸出渣与所述酸混合之前，将所述酸与水混合，所述酸选自浓硫酸；

24、n.所述第一浸出处理的ph为3.5-4.5，时间为2h-3h；

25、o.所述第一浸出处理包括：在20℃-30℃下与所述酸接触1h-1.5h，升温至60℃-85℃保温1h-1.5h；

26、p.所述第二浸出处理的温度为90℃-100℃，时间为2h-3h，所述第二浸出液的氢离子浓度为2mol/l-3.2mol/l。

27、进一步地，所述分离锰的方法还满足以下条件中的至少一个：

28、q.在所述第一浸出处理中，所述酸还包括所述第二浸出液；

29、r.在所述第二浸出处理中，所述浓硫酸和水的体积比为(10-12)：(100-240)。

30、可选地，所述粗金属氢氧化物选自氢氧化镍钴、粗制氢氧化钴中的至少一种。

31、第二方面，本申请还提供一种锰硅复合材料，包括二氧化锰、二氧化硅和硅酸盐；

32、所述二氧化锰的质量占比为50.6％-81％，所述二氧化硅的质量占比为1.07％-4.58％，所述硅酸盐的质量占比为4.35％-18.72％。

33、本申请的锰硅复合材料中，二氧化锰在溶液中易自发团聚而降低吸附能力，并且，二氧化锰比表面积大，吸附位点多，但由于其粒径较小，分散状态较细，使得重金属被吸附后难以分离，不利于重金属的回收利用，而通过将二氧化锰与二氧化硅、硅酸盐结合，既能避免二氧化锰在溶液中自发团聚而降低吸附能力，还有利于重金属吸附后与溶液分离进行回收，有效提高了锰硅复合材料的吸附效果和实用性、和经济性。

34、可选地，所述锰硅复合材料满足以下条件中的至少一个：

35、s.所述二氧化锰的质量占比为50.6％-71.2％，所述二氧化硅的质量占比为3.14％-3.73％，所述硅酸盐的质量占比为11.08-13.2％；

36、t.所述锰硅复合材料采用上述第一方面所述粗金属氢氧化物分离锰的制备方法制备而成，所述粗金属氢氧化物还包括镍、铜、铁、锌、镁、铝、钙元素中的至少一种以及硅元素；

37、u.所述硅酸盐包括硅酸锌、硅酸铁、硅酸铜、硅酸镁、硅酸铝、硅酸钙中的至少一种；

38、v.所述锰硅复合材料的bet比表面积为18.12m2/g-30m2/g；

39、w.所述锰硅复合材料的bet比表面积为22.45m2/g-26.75m2/g；

40、x.所述锰硅复合材料的粒径d50为5.15μm-6.03μm；

41、y.在所述锰硅复合材料中，硅酸锌的质量占比为2.39％-2.89％。

42、第三方面，本申请还提供一种所述锰硅复合材料的应用，包括将所述锰硅复合材料应用于处理含重金属离子废水。

技术特征：

1.一种粗金属氢氧化物分离锰的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的分离锰的方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：

3.如权利要求2所述的分离锰的方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：

4.如权利要求3所述的分离锰的方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：

5.如权利要求2所述的分离锰的方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：

6.如权利要求5所述的分离锰的方法，其特征在于，还满足以下条件中的至少一个：

7.如权利要求1-6任一项所述的分离锰的方法，其特征在于，所述粗金属氢氧化物选自氢氧化镍钴、粗制氢氧化钴中的至少一种。

8.一种锰硅复合材料，其特征在于，包括二氧化锰、二氧化硅和硅酸盐；

9.如权利要求8所述的锰硅复合材料，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：

10.一种如权利要求8-9任一项所述的锰硅复合材料的应用，其特征在于，所述锰硅复合材料应用于处理含重金属离子废水。

技术总结
本申请提供一种粗金属氢氧化物分离锰的方法和锰硅复合材料及其应用，涉及湿法冶金技术领域。所述分离锰的方法，包括：浆化工序：将粗金属氢氧化物与水混合，得到粗金属氢氧化物浆料，所述粗金属氢氧化物包括钴元素和锰元素，所述粗金属氢氧化物包括粗镍氢氧化物、粗钴氢氧化物中的至少一种；氧化工序：将所述粗金属氢氧化物浆料进行氧化处理，得到氧化浆料；浸出工序：将氧化浆料与酸接触，得到浸出液和浸出渣。通过该方法制备得到的浸出渣为一种锰硅复合材料，可应用于重金属离子的废水处理。本申请分离锰的方法通过进行浆化、氧化、浸出工序，将二价锰氧化为难以被酸浸出的二氧化锰，从而实现锰的分离，该方法经济、高效，显著降低成本。

技术研发人员：刘亮亮,肖超,罗进爱,王磊,甘小利,甘国虎,沈李
受保护的技术使用者：贵州中伟资源循环产业发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29