[发明专利]高纯硝酸锰及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化学领域，具体的，涉及一种高纯硝酸锰及其制备方法。

背景技术

高纯硝酸锰主要应用于锂离子二次电池三元正极材料前驱体的制备，以及高纯锰氧化物的生产。传统硝酸锰的生产方法主要是金属锰-硝酸法，该方法的缺陷是所得产品中重金属含量高，生产能耗大、成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有高纯硝酸锰中重金属含量高的缺陷，提供了一种高纯硝酸锰及其制备方法，采用硫化锰-硝酸工艺路线，得到了低重金属含量的高纯液体硝酸锰产品，降低了工艺成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供的第一技术方案是，一种硝酸锰的制备方法，该方法包括：

（1）硫化

将含有氨气和硫化氢气体的混合气体与150～300g/L的硫酸锰溶液，进行硫化反应，直至溶液中Mn²⁺浓度小于500ppm时停止反应，固液分离，然后将得到的硫化锰滤饼洗涤待用；

（2）酸化

在氮气气氛下，将硝酸加入到（1）硫化步骤所得硫化锰滤饼中，维持反应体系温度小于50℃，反应过程中采用氮气置换反应产生的硫化氢气体；搅拌反应至pH值3.5～4.0时停止加酸；然后固液分离，所得滤液为硝酸锰产品。

前述的硝酸锰的制备方法，步骤（1）中，所述硫酸锰溶液的浓度为200-250g/L。

优选的，步骤（1）中，将氨气和硫化氢气体（优选反应摩尔比）通入吸收塔中，硫酸锰溶液喷射吸收上述气体进行硫化反应。溶体的喷射速度和产品品质关系不大。

前述的硝酸锰的制备方法，步骤（1）中，固液分离所得滤饼用60～65℃去离子水按料水比1:4洗涤二次，每次3小时，然后压滤分离，得到水分含量小于25%的滤饼。

前述的硝酸锰的制备方法，步骤（2）中，反应所得硫化氢气体用于步骤（1）中的硫化反应。

前述的硝酸锰的制备方法，步骤（2）中，固液分离前，在反应溶液中按照MnS/Fe=2/1的摩尔比例加入硫化锰滤饼，搅拌4～5小时；然后按照摩尔比例[SO₄^2-]：[Ba²⁺]=1：1，将氢氧化钡溶液加入到反应溶液中，搅拌反应1.5～2小时。

前述的硝酸锰的制备方法，该方法进一步包括（3）净化步骤，该步骤包括：按照每立方米溶液1.0～1.5升的比例，在步骤（2）得到的滤液中加入过氧化氢溶液，45～50℃搅拌0.5-1.5小时，过滤，冷却。

本发明提供第二技术方案是，一种硝酸锰，由上述方法制得。

前述的硝酸锰，Fe含量＜0.34ppm，不含Cu、Co、Ni、Pb、As、Cr和Cd。

采用本发明的技术方案，至少具有如下的有益效果：

采用硫化锰-硝酸制备了低重金属高纯硝酸锰产品，其Fe含量＜0.34ppm，不含Cu、Co、Ni、Pb、As、Cr和Cd。

附图说明

图1本发明主要的工艺流程图。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。

一种硝酸锰的制备方法，该方法包括：

（1）硫化

将含有氨气和硫化氢气体的混合气体与150～300g/L（优选200-250g/L）的硫酸锰溶液，进行硫化反应，直至溶液中Mn²⁺浓度小于500ppm时停止反应，固液分离（优选压滤分离），然后将得到的硫化锰滤饼洗涤待用。固液分离所得滤液用于回收硫酸铵。

上述硫酸锰溶液可以由市购硫酸锰制成，也可以由烟气脱硫制成。

在一个具体实施方式中，将氨气和硫化氢气体（优选反应摩尔比）通入吸收塔中，硫酸锰溶液喷射吸收上述气体进行硫化反应。溶体的喷射速度和产品品质关系不大。常规吸收塔均可以应用于本发明。

上述洗涤优选的方式是：固液分离所得滤饼用60～65℃去离子水按料水比（重量）1:4洗涤二次，每次3小时，然后压滤分离，得到水分含量小于25%的滤饼。

该步骤的反应方程式为：

MnSO₄+H₂S+NH₃→MnS↓+(NH₄)₂SO₄

（2）酸化