一种高纯草酸锰的制备方法与流程

1.本发明涉及化工领域，具体涉及一种高纯草酸锰的制备方法。


背景技术：

2.对于三元材料、磷酸铁锂等具有工业化规模的锂电正极材料，锰酸锂具有低成本、合成工艺更加简单易行、安全性能好的优点，这也正是将其作为动力电池正极材料应用于电动自行车、电动摩托、电动汽车的原因。
3.目前锰酸锂正极材料的关键原材料之一的锰源，主要来源是零价锰及锰的化合物，诸如锰粉、锰的氧化物、碳酸锰、草酸锰、乙酸锰以及一些锰的有机物。
4.随着“碳达峰、碳中和”的理念普及，各种新能源、新材料不断涌现，市场对锰系材料的需求发生了明显变化，特别是新能源的兴起，生产锰酸锂的原材料硫酸锰、高纯草酸锰、四氧化三锰等锰系原料需求量逐渐提高。
5.而高纯草酸锰作为一种可选锰源，现在还没有可行、实用的工业化制备技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种所需原材料要求低，所制高纯草酸锰杂质含量低，产品纯度高，工艺合理，操作方法简单的高纯草酸锰制备方法。
7.本发明是通过以下技术方案实现的：
8.本发明的一种高纯草酸锰的制备方法，包括以下步骤：
9.1.将原料锰与水进行混合，再加入有机溶剂后进行搅拌、水浴，完成原料的浆化；
10.2.在搅拌条件下添加无机酸与无机铵盐，一次反应；一次反应的本质为锰与盐酸的反应，乙醇与氯化铵在一次反应中充当了催化剂的作用；一次反应的过程为：每两个氢离子从一个锰原子处获得两个电子，生成氢分子，而锰原子失去两个电子，变为二价锰离子留存在溶液中，反应方程式如下：
11.mn+2h
+
＝mn
2+
+h2↑
12.3.将反应温度控制在40-70℃之间，搅拌速度保持在300-600rpm/min之间，反应2.5-3.5小时，形成锰悬浊液；
13.4.向锰悬浊液中加入草酸，二次反应，生成草酸锰沉淀，沉淀的时间为20-24小时，获得草酸锰悬浊液；二次反应的过程为：锰悬浊液中的锰离子与草酸的草酸根离子结合，生成草酸锰沉淀与氢离子，二次反应生成氢离子的总量与一次反应消耗氢离子的总量相同，反应方程式如下：
14.mn
2+
+h2c2o4＝mnc2o4+2h
+
15.5.对草酸锰悬浊液进行抽滤得到草酸锰固体，并将其洗涤至无氯离子；
16.6.将洗涤后的草酸锰固体进行烘干得到高纯草酸锰。
17.进一步的，上述原料锰为电解锰粉末，有机溶剂为乙醇或丙酮。
18.进一步的，上述原料锰与水进行混合，再加入有机溶剂后进行搅拌、水浴，原料锰
与水、有机溶剂的摩尔比为1：15-30：2-4，水浴温度控制在40-70℃之间。
19.进一步的，上述在搅拌条件下添加无机酸与无机铵盐，无机酸为盐酸，无机铵盐为氯化铵，原料锰与盐酸、氯化铵的摩尔比为1：0.5-0.9：1.1-1.5。
20.进一步的，上述向锰悬浊液中加入草酸，原料锰与草酸的摩尔比为1：0.7-0.9。
21.进一步的，上述将洗涤后的草酸锰固体进行烘干，是指将抽滤得到的草酸锰放入鼓风干燥箱内进行烘干，烘干温度保持在65-85℃的范围内，烘干时间为2-3小时。
22.进一步的，上述电解锰粉末由电解锰片使用碳化钨料钵研磨制备，粉末粒度的目数高于200目。
23.本发明的有益效果在于：通过本发明能够制备出纯度高，杂质含量低的高纯草酸锰；工艺所需原材料的要求低，所制高纯草酸锰杂质含量低、产品纯度高，制备工艺合理，操作方法简单。
附图说明
24.图1：本发明的工艺流程图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
26.实施例1：如图1所示，一种高纯草酸锰的制备方法，包括以下步骤：
27.步骤一、将200g原料锰与1500ml水进行混合，再加入200ml有机溶剂后进行搅拌、水浴，水浴温度保持60℃，完成原料的浆化；
28.上述原料锰为电解锰粉末，电解锰粉末由电解锰片使用碳化钨料钵研磨制备，粉末粒度的目数高于200目，有机溶剂为乙醇，水选用不含或含较少可溶性钙、镁化合物的软水；
29.步骤二、在搅拌条件下添加260ml盐酸与260g氯化铵，一次反应；一次反应的过程为：每两个氢离子从一个锰原子处获得两个电子，生成氢分子，而锰原子失去两个电子，变为二价锰离子留存在溶液中，反应方程式如下：
30.mn+2h
+
＝mn
2+
+h2↑
31.步骤三、将反应温度控制在60℃，搅拌速度保持在300-600rpm/min之间，反应3个小时，反应完全，形成锰悬浊液；
32.步骤四、向锰悬浊液中加入260g草酸，二次反应，生成草酸锰沉淀，沉淀的时间为20小时，获得草酸锰悬浊液；二次反应的过程为：锰悬浊液中的锰离子与草酸的草酸根离子结合，生成草酸锰沉淀与氢离子，二次反应生成氢离子的总量与一次反应消耗氢离子的总量相同，反应方程式如下：
33.mn
2+
+h2c2o4＝mnc2o4+2h
+
34.步骤五、对草酸锰悬浊液进行抽滤得到草酸锰固体，并将其洗涤至无氯离子；抽滤是指利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低，达到固液分离的目的；抽滤后，用清水及有机溶剂对草酸锰固体洗涤，当洗涤后的水滴入硝酸银溶液后无白色沉淀生成，即代表草酸锰固体被洗涤至无氯离子。
35.步骤六、将洗涤后的草酸锰放入鼓风干燥箱内进行烘干，烘干温度保持在75℃，烘
干时间为3小时，得到高纯草酸锰产品。
36.经测定，依据本实施例生产的高纯草酸锰杂质的含量如下：
[0037][0038]
实施例2：如图1所示，一种高纯草酸锰的制备方法，包括以下步骤：
[0039]
步骤一、将150g原料锰与1500ml水进行混合，再加入150ml有机溶剂后进行搅拌、水浴，水浴温度保持60℃，完成原料的浆化；
[0040]
上述原料锰为电解锰粉末，电解锰粉末由电解锰片使用碳化钨料钵研磨制备，粉末粒度的目数高于200目，有机溶剂为乙醇，水选用不含或含较少可溶性钙、镁化合物的软水；
[0041]
步骤二、在搅拌条件下添加200ml盐酸与200g氯化铵，一次反应；一次反应的过程为：每两个氢离子从一个锰原子处获得两个电子，生成氢分子，而锰原子失去两个电子，变为二价锰离子留存在溶液中，反应方程式如下：
[0042]
mn+2h
+
＝mn
2+
+h2↑
[0043]
步骤三、将反应温度控制在60℃，搅拌速度保持在300-600rpm/min之间，反应3个小时，反应完全，形成锰悬浊液；
[0044]
步骤四、向锰悬浊液中加入200g草酸，二次反应，生成草酸锰沉淀，沉淀的时间为20小时，获得草酸锰悬浊液；二次反应的过程为：锰悬浊液中的锰离子与草酸的草酸根离子结合，生成草酸锰沉淀与氢离子，二次反应生成氢离子的总量与一次反应消耗氢离子的总量相同，反应方程式如下：
[0045]
mn
2+
+h2c2o4＝mnc2o4+2h
+
[0046]
步骤五、对草酸锰悬浊液进行抽滤得到草酸锰固体，并将其洗涤至无氯离子；抽滤是指利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低，达到固液分离的目的的方法；抽滤后，用清水及有机溶剂对草酸锰固体洗涤，当洗涤后的水滴入硝酸银溶液后无白色沉淀生成，即代表草酸锰固体被洗涤至无氯离子。
[0047]
步骤六、将洗涤后的草酸锰放入鼓风干燥箱内进行烘干，烘干温度保持在75℃，烘干时间为3小时，得到高纯草酸锰产品。
[0048]
经测定，依据本实施例生产的高纯草酸锰杂质的含量如下：
[0049][0050]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,
凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。