[发明专利]一种从低品位菱锰矿浸出液制备高纯磷酸锰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金领域，特别提供了一种从低品位菱锰矿浸出液制备高纯磷酸锰的方法。

背景技术

我国的锰矿资源储量丰富，但是品位普遍较低，目前菱锰矿的平均品位低于14%，远低于富锰矿的国际标准。传统的冶金行业主要采用电解锰技术生产电解锰和电解二氧化锰产品，并以此作为其他高纯锰制品的原料进行生产应用。但是，菱锰矿原矿品位降低、杂质种类复杂、含量高，电解效率低、成本居高不下，而且电解废液中含有大量的重金属离子，对环境构成了严重的威胁。

近年来，锰资源的需求不仅仅是局限于钢铁工业锰系铁合金的生产领域，由于一些新兴的材料行业如磁性材料工业和以锂离子二次电池工业为代表的新能源产业迅速发展，对高纯锰产品的需求量与日俱增，这些新兴产业的迅猛发展对锰矿资源产品结构调整、深加工材料的精细化发展提出了迫切的要求。

因此，近年来应用非电解工艺制备高纯锰产品的技术发展迅速。本发明基于化学耦合一体化工艺设计思路，提出了一种从低品位菱锰矿直接制备高纯磷酸锰的短流程低能耗方法，其工艺成本低、绿色无污染，且产品纯度高。

发明内容

本发明的目的在于从杂质含量较高的低品位菱锰矿浸出液直接制备高纯磷酸锰，实现锰资源的高效绿色开发以及短流程高纯锰制品的生产。

一种从低品位菱锰矿浸出液制备高纯磷酸锰的方法，以品位≤14%的菱锰矿的硫酸浸出液作为原料，采用磷酸钠作为pH调节剂和沉淀剂，方法主要包括以下两步：其过程主要包括两步：第一步是在菱锰矿的硫酸浸出液中加入磷酸钠，控制溶液的pH值为3~3.5，过滤去除浸出液中的沉淀，得到初级净化硫酸锰溶液；第二步是在初级净化硫酸锰溶液中继续加入磷酸钠，控制最终的pH值在4.0~4.5之间，过滤并反复洗涤，得到高纯磷酸锰产品。

其中，操作温度在20~80℃范围内，菱锰矿的硫酸浸出液浓度为75~120g/L，磷酸钠溶液浓度为10~20g/L。

制备的磷酸锰纯度高，杂质总含量低于0.05%，其中铁的含量低于0.04%；铝的含量低于0.01%；重金属的含量低于0.01%；钙、镁的含量低于0.01%。

本发明的优点及有益技术效果：（1）制备过程中只添加了磷酸钠，发挥其作为pH调节剂和沉淀剂的作用，因此在整个制备过程中从外部未向低品位菱锰矿浸出液中引入重金属离子和毒性药剂；（2）本发明的方法第一步去除了低品位菱锰矿浸出液中的铁和铝杂质，同时也去除了通过吸附作用存在于沉淀物表面的重金属离子，第二步在溶液中原位沉淀生成磷酸锰，而钠、钙、镁等以杂质离子形式残留在溶液中，实现锰与其他杂质离子的高效分离；（3）本发明基于溶度——pH值等系统理论分析，确定磷酸钠控制反应体系的pH值得同时作为沉淀剂，实现了体系除杂与高纯材料制备的耦合一体化，突破了“先除杂后制备”的高纯材料的传统工艺，完成了高纯锰产品的短流程低能耗制备。（4）本发明方法制备得到的磷酸锰纯度高、杂质含量少，可作为下游锰相关产品的精细原料。

附图说明

图1是实施例1合成的高纯磷酸锰的XRD图谱。

图2是实施例2合成的高纯磷酸锰的ICP分析结果与菱锰矿浸出液杂质含量的对比柱形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

实施例1

菱锰矿的硫酸浸出液浓度为100g/L，量取25ml的浸出液置于反应容器中，加入浓度为20g/L的磷酸钠溶液，直至反应容器中溶液的pH约为3.5，磁力搅拌1h，过滤，得到初级硫酸锰溶液；继续加入浓度为20g/L的磷酸钠溶液，控制溶液pH达到约为4.0，25℃磁力搅拌2h，过滤，洗涤，烘干，得到磷酸锰。

得到的磷酸锰中杂质总含量低于0.05%，其中铁的含量低于0.04%；铝的含量低于0.01%；重金属的含量低于0.01%；钙、镁的含量低于0.01%。

图1是合成的高纯磷酸锰的XRD图谱，没有观察到明显的杂质衍射峰，说明得到的磷酸锰纯度较高；另外衍射峰形相对较窄且很尖锐，说明磷酸锰的结晶程度较高。

实施例2