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硫酸錳溶液除雜方法

5553   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:湖南烯富環(huán)保科技有限公司  
2022-04-01 16:03:42

權(quán)利要求

1.硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,采用BaS對(duì)硫酸錳溶進(jìn)行第一段除雜反應(yīng),脫除其中的雜質(zhì)a,得到處理后的硫酸錳溶液; 所述的雜質(zhì)a為重金屬雜質(zhì)。

2.如權(quán)利要求1所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,所述的雜質(zhì)a為Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn中的至少一種; 優(yōu)選地,第一段除雜反應(yīng)的起始溶液的pH為5.5-6; 優(yōu)選地,硫化鋇加入量為溶液中重金屬離子總質(zhì)量的15-20倍。 

3.如權(quán)利要求1或2所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,還包括對(duì)處理后的硫酸錳溶液進(jìn)行第二段除雜處理的步驟,脫除其中的雜質(zhì)b、或者雜質(zhì)b和雜質(zhì)c的混合雜質(zhì);所述的雜質(zhì)b為鈣離子、鎂離子中的至少一種,所述的雜質(zhì)c為Na、K、銨根離子中的至少一種; 第二段除雜步驟為:將處理后的硫酸錳溶液進(jìn)行沉淀處理,得到氫氧化錳沉淀; 將包含氫氧化錳沉淀、式1化合物液相混合,得到漿液,向漿料中通入二氧化碳,進(jìn)行第二段除雜處理,隨后經(jīng)固液分離,得到除雜后的氫氧化錳;  所述的R為H、烷基、羧基或取代的烷基;或R與所述的氨基環(huán)合成五元或六元環(huán)基; 所述的M為H +、Na +、K +或NH 4 +。 

4.如權(quán)利要求3所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,沉淀反應(yīng)的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種; 優(yōu)選地,沉淀反應(yīng)的終點(diǎn)10-11.5。 

5.如權(quán)利要求3所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,所述的烷基為C1~C10的直鏈或直鏈烷基; 優(yōu)選地,所述的取代的烷基為含有1~3個(gè)取代基的C1~C10的直鏈或直鏈烷基;所述的取代基為羥基、C1~C4的烷氧基、氨?;?、酰胺基、羧基、巰基、C1~C4的烷巰基、苯基、取代苯基、五元雜環(huán)芳基、苯并五元雜環(huán)芳基、苯并六元雜環(huán)芳基或瞇基; 優(yōu)選地,所述的R為H、C1~C4的烷基、羥基取代的C1~C4的烷基或苯基取代的C1~C4的烷基。 

6.如權(quán)利要求3所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,式1化合物不低于理論反應(yīng)量,優(yōu)選為理論反應(yīng)摩爾量的1~2倍; 優(yōu)選地,所述的漿料中的溶劑為水,或者水和有機(jī)溶劑的混合溶劑,所述的有機(jī)溶劑例如可以是C1~C4的醇; 優(yōu)選地,漿料中,溶劑和待處理氫氧化錳的重量比為1~10:1; 優(yōu)選地,第二段除雜過程中,維持二氧化碳的氣壓為0.2-0.5MPa; 優(yōu)選地,第二段除雜處理的時(shí)間為1-3h。 

7.如權(quán)利要求3~6任一項(xiàng)硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,還包括對(duì)除雜后的氫氧化錳進(jìn)行第三段除雜步驟,脫除其中的雜質(zhì)d;所述的雜質(zhì)d為鐵、鋁、氟中的至少一種雜質(zhì); 第三段除雜步驟為: 將得到的除雜后的氫氧化錳用硫酸溶解,預(yù)先加入MnO 2,隨后加入BaF 2,最后加入除氟劑,反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到凈化的硫酸錳溶液。 

8.如權(quán)利要求7所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,硫酸的濃度為50-70%; 優(yōu)選地,MnO 2的加入量為純化后的氫氧化錳的殘留的鐵的摩爾量的1.2~2.0倍; 優(yōu)選地,MnO 2處理階段的終點(diǎn)pH為5.5-6。 

9.如權(quán)利要求8所述的硫酸錳溶液的除雜方法,其特征在于,BaF 2處理階段的溫度為70-95℃; 優(yōu)選地,BaF 2處理階段,BaF 2的添加濃度為0.1-0.5g/L; 優(yōu)選地,除氟劑處理階段,除氟劑的施用量為1~5g/L。 10.一種所述的硫酸錳溶液的處理方法,其特征在于,所述的硫酸錳溶液中包含重金屬雜質(zhì),還包含鈣、鎂中的至少一種雜質(zhì)離子;鐵、鋁中的至少一種雜質(zhì)離子和氟離子雜質(zhì),其處理過程包括以下步驟: 步驟一: 將待處理的硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇,攪拌反應(yīng)后靜置,使重金屬元素以硫化物形式沉淀下來,過濾得到硫酸錳溶液A,硫化鋇加入量為硫酸錳溶液中重金屬離子總量的15-20倍; 步驟二: 在攪拌情況下,往硫酸錳溶液A中加入堿液,當(dāng)溶液pH值達(dá)到10-11.5后停止堿液加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀; 步驟三: 將氫氧化錳沉淀、式1化合物和水混合得漿液,然后往體系中通入二氧化碳1-3h、并維持體系壓力0.2-0.5MPa,使氫氧化錳沉淀中的鈣、鎂以離子形態(tài)穩(wěn)定進(jìn)入溶液,從而實(shí)現(xiàn)氫氧化錳中鈣鎂的去除; 步驟四: 第1步: 將步驟(3)得到的氫氧化錳與MnO 2加入50-70%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃; 第2步: 往上述溶液中加入0.1-0.5g/L的BaF 2,攪拌1-2h,使溶液中殘留的鈣鎂以氟化物形式進(jìn)入沉淀; 第3步: 即往上述溶液中加入3-5g/L的硫酸鋁或者1-2g/L的商用除氟劑,攪拌1-2h,靜置1-2小時(shí); 最后過濾,即得到高純硫酸錳溶液。

說明書

硫酸錳溶液除雜方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及硫酸錳溶液的除雜方法。

背景技術(shù)

電池級(jí)硫酸錳是制備鋰離子電池三元正極材料的主要原料之一,通常要求其中的K、Na、Ca、Mg含量不高于50ppm,F(xiàn)e、Cu、Zn、Pb含量不高于10ppm,Cd含量不高于5ppm,As含量小于1ppm,F(xiàn)含量低于700ppm;另外,隨著電動(dòng)車補(bǔ)貼的退坡,也在迫使電池材料制造企業(yè)不斷降成本。采用工業(yè)級(jí)硫酸錳制備電池級(jí)原料是一個(gè)低成本方案,但因?yàn)镵、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Pb等元素在錳礦石中不可避免存在,特別是Ca、Mg是錳礦中的主要伴生元素,其鋰化性質(zhì)與錳相似,因此,工業(yè)級(jí)硫酸錳中雜質(zhì)含量高。

為了去除硫酸錳溶液中的雜質(zhì),人們開發(fā)了很多方法。專利200910161306.4提供了一種硫酸錳與碳酸錳的循環(huán)提純方法,但根據(jù)專利實(shí)施例可知,要獲得50ppm以下硫酸錳必須經(jīng)過多次循環(huán),產(chǎn)生的廢水量大;專利201010243859.7采用了四步除雜,由于用到了氟化錳,所以可以獲得低鈣鎂產(chǎn)品;但從文獻(xiàn)(蘇莎,楚廣,吳洲華,陳海清.硫酸錳溶液中去除鈣鎂雜質(zhì)工藝研究[J].湖南有色金屬,2016,32(2):57-61)研究可知,氟化錳必須達(dá)到一定倍數(shù)才可達(dá)到高的鈣鎂去除效果,他們研究發(fā)現(xiàn),氟化錳加入倍數(shù)要在理論值的5倍才可以獲得90%以上的鈣鎂去除效率,但這樣勢(shì)必會(huì)使得溶液中殘留大量氟離子,如果除氟勢(shì)必產(chǎn)生大量除氟渣。專利200910161306.4與2011010137708.3通過采用包括轉(zhuǎn)化、沉淀、洗滌、溶解與精濾等工序的工藝得到了雜質(zhì)含量達(dá)到電池級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的硫酸錳產(chǎn)品,但同樣由于沒有專門工序除鈣鎂,導(dǎo)致這些工藝產(chǎn)品難以滿足電池行業(yè)生產(chǎn)高品質(zhì)正極材料的要求。專利201710552066.5提供了兩級(jí)萃取-硫酸反萃制備電池級(jí)硫酸錳的方案,盡管工藝較簡(jiǎn)單,但存在萃取廢水大等問題。論文“何銀暉,張海靜,熊珊.MnSO 4溶液的凈化及制備電池級(jí)高純硫酸錳[J].濕法冶金,2019,38(5):380-384)”提供了一種硫酸錳溶液的凈化工藝,主要包括黃鉀鐵礬法除K與Na、氧化法除鐵、氟化錳除Ca與Mg以及硫化物除重金屬等工序,盡管K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn、Pb等雜質(zhì)達(dá)到了很低,但溶液中氟離子沒有去除,另外,流程長(zhǎng),過程復(fù)雜。專利201810016993.X提供了一種重結(jié)晶法去除硫酸錳中鈣的方法,但重結(jié)晶法要使產(chǎn)品中鈣鎂達(dá)到高端電池材料標(biāo)準(zhǔn)難度較大;何雨林等(何雨林,李富杰,羅志虹,羅鯤.工業(yè)硫酸錳高溫結(jié)晶純化制備電池級(jí)硫酸錳的研究[J].礦冶工程,2019,39(3):85-88)通過3次結(jié)晶純化使硫酸錳中雜質(zhì)含量達(dá)到了電池級(jí)標(biāo)準(zhǔn),但多次結(jié)晶不僅能耗較大,而且嚴(yán)重影響硫酸錳的回收效率。分析前人已經(jīng)開發(fā)的硫酸錳除雜技術(shù)可知,現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題主要表現(xiàn)在要么工藝復(fù)雜、要么萃取廢水與循環(huán)廢水的排放量大、要么除雜后溶液中有害元素氟含量高導(dǎo)致蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備易腐蝕并產(chǎn)生大量除氟渣、要么由于沒有專門除鈣鎂工序?qū)е庐a(chǎn)品難以應(yīng)用于高端電池材料制造等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于,提供一種硫酸錳溶液的深度除雜方法,旨在有效脫除硫酸錳中的重金屬、鈣、鎂、鐵等雜質(zhì),獲得高純度硫酸錳溶液。

本發(fā)明提供的一種硫酸錳溶液的除雜方法(實(shí)施方案A),采用BaS對(duì)硫酸錳溶進(jìn)行第一段除雜反應(yīng),脫除其中的雜質(zhì)a,得到處理后的硫酸錳溶液;所述的雜質(zhì)a為重金屬雜質(zhì)。

本發(fā)明中,利用BaS作為重金屬除雜劑,其能夠?qū)崿F(xiàn)重金屬以及除雜劑的協(xié)同沉淀,改善除雜效果,改善錳和重金屬的選擇性分離效果,另外,其不會(huì)引入雜質(zhì)離子。

所述的所述的雜質(zhì)a為重金屬元素的離子態(tài)雜質(zhì),所述的重金屬雜質(zhì)元素為Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn中的至少一種;

優(yōu)選地,第一段除雜反應(yīng)的起始溶液的pH為5.5-6;

優(yōu)選地,硫化鋇加入量為溶液中重金屬離子總質(zhì)量的15-20倍。

方案A中,第一段除雜反應(yīng)后,進(jìn)行固液分離,使雜質(zhì)a進(jìn)入渣中,得到脫除有雜質(zhì)a的處理后的硫酸錳溶液。需要說明的是,本發(fā)明所述的雜質(zhì)脫除,指處理后的體系相較于處理前體系,其雜質(zhì)含量得到下降。

作為同一除雜構(gòu)思,當(dāng)所述的第一段處理后的硫酸錳溶液中還含有其他的雜質(zhì),可選擇性地進(jìn)一步進(jìn)行后續(xù)除雜工藝,例如,本發(fā)明另一實(shí)施方案(實(shí)施方案B),還包括對(duì)第一段除雜處理后的硫酸錳溶液進(jìn)行第二段除雜處理的步驟,脫除其中的雜質(zhì)b、或者雜質(zhì)b和雜質(zhì)c的混合雜質(zhì);所述的雜質(zhì)b為鈣離子、鎂離子中的至少一種,所述的雜質(zhì)c為Na、K、銨根離子中的至少一種。所述的雜質(zhì)b以及雜質(zhì)c可以是起始的硫酸錳溶液引入,或者第一段除雜過程中引入。

第二段除雜處理的步驟為:將第一除雜處理后的硫酸錳溶液進(jìn)行沉淀處理,得到氫氧化錳沉淀;將氫氧化錳沉淀、式1化合物液相混合,得到漿液,向漿料中通入二氧化碳,進(jìn)行第二段除雜處理,隨后經(jīng)固液分離,得到除雜后的氫氧化錳;

所述的R為H、烷基、羧基或取代的烷基;或R與所述的氨基環(huán)合成五元或六元環(huán)基;

所述的M為H +、Na +、K +或NH 4 +。

本發(fā)明中,鈣和/或鎂的雜質(zhì)和錳會(huì)伴隨沉淀,且雜質(zhì)和氫氧化錳的物相性質(zhì)類似,處理難度大。針對(duì)氫氧化錳和鈣和/鎂雜質(zhì)的的選擇性分離問題,本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn),在式1以及二氧化碳的輔助下,能夠?qū)崿F(xiàn)Mn和雜質(zhì)如鈣、鎂的高選擇性分離,有助于改善處理后的氫氧化錳的純度,改善回收率。

本發(fā)明所述的方案B中,所述的硫酸錳溶液還允許含有鈉離子、鉀離子、銨根離子中的至少一種雜質(zhì)(可溶性雜質(zhì))。本發(fā)明中,針對(duì)該含有可溶性離子-非溶性雜質(zhì)離子(鈣離子和/或鎂離子)類型的硫酸錳溶液,通過堿沉淀方式,可以實(shí)現(xiàn)錳離子、鎂離子以及鈣離子的同步沉淀,從而實(shí)現(xiàn)可溶性離子的除雜。所述的氫氧化錳沉淀中,雜質(zhì)為雜質(zhì)元素的氫氧化物物相,但不排除存在其他鹽物相的情形。本發(fā)明中,創(chuàng)新地將含有鈣、鎂雜質(zhì)的氫氧化錳沉淀進(jìn)行式1輔助下的二氧化碳處理,如此能夠選擇性地溶出其中的鈣、鎂雜質(zhì),獲得高質(zhì)量的氫氧化錳。

本發(fā)明中,沉淀反應(yīng)階段的條件沒有特別要求。例如,所采用的堿可以為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的至少一種。沉淀反應(yīng)的終點(diǎn)pH可以為10-11.5。

沉淀反應(yīng)后,通過本發(fā)明所述的式1化合物和二氧化碳輔助下進(jìn)行除鈣和/或鎂工藝,獲得高質(zhì)量的氫氧化錳。

本發(fā)明中,可將待處理的氫氧化錳和式1化合物用水進(jìn)行分散,獲得漿液,隨后再向漿液體系中鼓入二氧化碳?xì)怏w。

所述的漿料中的溶劑為水,或者水和有機(jī)溶劑的混合溶劑,所述的有機(jī)溶劑例如可以是C1~C4的醇。

本發(fā)明中,漿料中,待處理氫氧化錳與溶劑的比例沒有特殊要求,只要所配漿料的流動(dòng)性較好,便于攪拌和輸送即可??紤]到處理效率,溶劑:氫氧化錳的比例可為1:1~10:1之間。

本發(fā)明中,所述的式1的α-氨基-羧酸結(jié)構(gòu)和二氧化碳?xì)怏w聯(lián)合是改善氫氧化錳和雜質(zhì)選擇性分離的關(guān)鍵。

本發(fā)明中,所述的式1中,所述的烷基為C1~C10的直鏈或直鏈烷基,進(jìn)一步優(yōu)選為C1~C4的烷基;

優(yōu)選地,所述的取代的烷基為含有1~3個(gè)取代基的C1~C10的直鏈或直鏈烷基;所述的取代基為羥基、C1~C4的烷氧基、氨?;?、酰胺基、羧基、巰基、C1~C4的烷巰基、苯基、取代苯基、五元雜環(huán)芳基、苯并五元雜環(huán)芳基、苯并六元雜環(huán)芳基或瞇基。

優(yōu)選地,所述的取代的烷基為R 12-CH-,其中,所述的R1為H、C1~C4的烷基;所述的R2為羥基、C1~C4的烷氧基、氨?;?、酰胺基、羧基、巰基、C1~C4的烷巰基、苯基、取代苯基、五元雜環(huán)芳基、苯并五元雜環(huán)芳基、苯并六元雜環(huán)芳基或瞇基。

優(yōu)選地,所述的R為H、C1~C4的烷基、羥基取代的C1~C4的烷基或苯基取代的C1~C4的烷基;

本發(fā)明中,所述的式1化合物的用量可根據(jù)雜質(zhì)含量需求進(jìn)行調(diào)整,例如,式1化合物不低于理論反應(yīng)量;出于處理成本考量,式1化合物優(yōu)選為理論反應(yīng)摩爾量的1~2倍。所述的理論反應(yīng)量指將待處理的氫氧化錳(指氫氧化錳沉淀)中的鈣和/或鎂雜質(zhì)總量完全轉(zhuǎn)化的理論摩爾量。優(yōu)選地,式1化合物加入量為氫氧化錳中鈣鎂總質(zhì)量的10-15倍。

本發(fā)明中,在所述的式1基礎(chǔ)上,進(jìn)一步配合二氧化碳化學(xué)作用,有助于協(xié)同改善氫氧化錳和雜質(zhì)物相的選擇性分離。

作為優(yōu)選,維持二氧化碳的氣壓為0.2-0.5MPa;

優(yōu)選地,除雜處理的時(shí)間為1-3h。

作為同一除雜構(gòu)思,當(dāng)所述的處理后的氫氧化錳中還含有其他的雜質(zhì),可選擇性地進(jìn)一步進(jìn)行后續(xù)除雜工藝,例如,本發(fā)明領(lǐng)域?qū)嵤┓桨?實(shí)施方案C),還包括對(duì)除雜后的氫氧化錳進(jìn)行第三段除雜步驟,脫除其中的雜質(zhì)d;所述的雜質(zhì)d為鐵、鋁、氟中的至少一種雜質(zhì);

步驟為:

將得到的除雜后的氫氧化錳用硫酸溶解,預(yù)先加入MnO 2,隨后加入BaF 2,最后加入除氟劑,反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到凈化的硫酸錳溶液。

方案C中,所述的雜質(zhì)可以是起始的硫酸錳溶液中引入,或者在處理過程中引入至處理后的氫氧化錳中。

方案C中,硫酸的濃度為50-70%;

優(yōu)選地,方案C中,MnO 2的加入量為純化后的氫氧化錳的殘留的鐵的摩爾量的1.2~2.0倍;

優(yōu)選地,方案C中,MnO 2處理階段的終點(diǎn)pH為5.5-6;

優(yōu)選地,方案C中,BaF 2處理階段的溫度為70-95℃;

優(yōu)選地,方案C中,BaF 2處理階段,BaF 2的添加濃度為0.1-0.5g/L;

優(yōu)選地,方案C中,除氟劑處理階段,除氟劑的施用量為1~5g/L。

本發(fā)明更具體的硫酸錳溶液的深度除雜方法,所述的硫酸錳溶液中包含雜質(zhì)a、b、c、d,其處理過程包括以下步驟:

步驟(1):

將待處理的硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇,攪拌反應(yīng)后靜置,使重金屬元素以硫化物形式沉淀下來,過濾得到硫酸錳溶液A,硫化鋇加入量為硫酸錳溶液中重金屬離子總量的15-20倍;

步驟(2):

在攪拌情況下,往硫酸錳溶液A中加入堿液,當(dāng)溶液pH值達(dá)到10-11.5后停止堿液加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀;

步驟(3):

將氫氧化錳沉淀、式1化合物和水混合得漿液,然后往體系中通入二氧化碳1-3h、并維持體系壓力0.2-0.5MPa,使氫氧化錳沉淀中的鈣、鎂以離子形態(tài)穩(wěn)定進(jìn)入溶液,從而實(shí)現(xiàn)氫氧化錳中鈣鎂的去除;

步驟(4):

第1步:

將步驟(3)得到的氫氧化錳與MnO 2加入50-70%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃;

第2步:

往上述溶液中加入0.1-0.5g/L的BaF 2,攪拌1-2h,使溶液中殘留的鈣鎂以氟化物形式進(jìn)入沉淀;

第3步:

即往上述溶液中加入3-5g/L的硫酸鋁或者1-2g/L的商用除氟劑,攪拌1-2h,靜置1-2小時(shí);

最后過濾,即得到高純硫酸錳溶液。

本發(fā)明更優(yōu)選的硫酸錳溶液的深度除雜方法,具體為:

步驟(1):所述重金屬去除:

首先用堿將硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇,攪拌反應(yīng)1-2h、靜置1-2h,使Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn等重金屬元素(以Me表達(dá))以硫化物形式沉淀下來,過濾所得濾液進(jìn)入加堿沉錳工序,硫化鋇加入量為溶液中重金屬離子總量的15-20倍。該步驟發(fā)生的反應(yīng)是:BaS+Me 2++SO 4 2-→MeS↓+BaSO 4↓。

步驟(2):所述加堿沉錳:

在攪拌情況下,往步驟(1)處理后的硫酸錳溶液中加入濃度為6-10mol/L的堿液,當(dāng)溶液pH值達(dá)到10-11.5后停止堿液加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀。該步驟的主要反應(yīng)例如為:

Mn 2++2NH 4OH→Mn(OH) 2↓+2(NH 4+

Ca 2++Mg 2++4NH 4OH→Ca(OH) 2↓+Mg(OH) 2↓+4(NH 4+

步驟(3):所述氫氧化錳沉淀打漿碳酸化:

將氫氧化錳沉淀與式1加入去離子水中,然后往體系中通入二氧化碳1-3h、并維持體系壓力0.2-0.5MPa,使氫氧化錳沉淀中的鈣、鎂以離子形態(tài)穩(wěn)定進(jìn)入溶液,從而實(shí)現(xiàn)氫氧化錳中鈣鎂的去除。所述式1化合物為式1-A 式1-B 式1-C 中的一種,加入量為溶液中鈣鎂總質(zhì)量的10-15倍。反應(yīng)為:

碳酸化反應(yīng):Ca(OH) 2+2CO 2→Ca(HCO 32,Mg(OH) 2+2CO 2→Mg(HCO 32

式1-A反應(yīng):Ca 2++Mg 2++4(C 49NO 3)→[Ca(C 49NO 322++[Mg(C 49NO 322+

式1-B反應(yīng):Ca 2++Mg 2++4(C 911NO 2)→[Ca(C 911NO 222++[Mg(C 911NO 222+

式1-C反應(yīng):Ca 2++Mg 2++4(C 25NO 2)→[Ca(C 25NO 222++[Mg(C 25NO 222+

步驟(4):所述酸溶以及酸溶液的深度凈化包括下述步驟:

①將去除鈣鎂后氫氧化錳與需除雜溶液中鐵離子摩爾量1.2~2.0倍的MnO 2加入50-70%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,使溶液中的鐵離子與鋁離子成為沉淀,其主要反應(yīng)有:2Fe 2++MnO 2+4H +→2Fe 3++Mn 2++2H 2O,F(xiàn)e 3++H 2O→Fe(OH) 3↓+3H +

Al 3++H 2O→Al(OH) 3↓+3H +

②往上述溶液中加入0.1-0.5g/L的BaF 2,攪拌1-2h,使溶液中殘留的鈣鎂以氟化物形式進(jìn)入沉淀,其主要反應(yīng)有:2BaF 2+Ca 2++Mg 2++2SO 4 2-→2BaSO 4↓+BaF 2↓+MgF 2

③往上述溶液中加入3-5g/L的硫酸鋁或者1-2g/L的商用除氟劑,攪拌1-2h、靜置1-2h,以去除溶液中殘留氟離子,其主要反應(yīng):3F -+Al 3+→AlF 3↓,Al 3++H 2O→Al(OH) 3↓+3H +

最后精密過濾過濾,即得到高純硫酸錳溶液。

有益效果

(1)利用BaS來去除硫酸錳溶液中的重金屬離子,不會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)陽(yáng)離子進(jìn)入溶液,其原因是硫化鋇在硫酸錳溶液中會(huì)水解成H 2S與Ba(OH) 2,硫離子與Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn等重金屬元素形成硫化物沉淀的PK SP均非常大,另外BaSO 4的PK SP也達(dá)到了9.96;

(2):加堿沉錳可實(shí)現(xiàn)氫氧化錳沉淀與溶液中K、Na、銨的分離;進(jìn)一步在式1以及二氧化碳的輔助下,能夠?qū)崿F(xiàn)Mn和其中的雜質(zhì)如鈣、鎂的高選擇性分離,有助于改善處理后的氫氧化錳的純度,改善回收率。如此不僅可以降低鈣鎂需要加大量氟化物去除、后續(xù)又要除氟這個(gè)工藝帶來的困惱,而且該方法沒有環(huán)境污染,鈣鎂去除成本低。

(3)結(jié)合氟化鋇的微溶性BaF 2(BaF 2的1.84×10 -7)與BaSO 4的溶度積1.08×10 -10(25℃)較氟化鋇大的特點(diǎn),在實(shí)現(xiàn)Cu、Pb、Zn、Ni、Co等重金屬以及Ca、Mg深度去除的同時(shí),還不會(huì)引入其他陽(yáng)離子雜質(zhì)(唯一引入的陽(yáng)離子Ba 2+會(huì)以硫酸鋇的形式沉淀),是本發(fā)明與其他公知技術(shù)相比的一大優(yōu)勢(shì)。

(4)利用Al與氟離子可形成難溶氟化鋁,以及鋁離子會(huì)在在pH5左右水解沉淀來對(duì)酸溶液進(jìn)行深度去除游離的少量氟,使本發(fā)明擁有了克服了傳統(tǒng)工藝會(huì)產(chǎn)生大量除氟渣的缺點(diǎn)。

附圖說明

圖1本發(fā)明實(shí)施例的流程圖

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步說明,但本發(fā)明并不受此限制。

具體實(shí)施方式

參見圖1。

本發(fā)明提供一種硫酸錳溶液的深度除雜方法,主要包括硫酸錳溶液中的重金屬去除、加堿沉錳、氫氧化錳沉淀料漿碳酸化、酸溶以及酸溶液的深度凈化等步驟。

所述重金屬去除,指的是首先用堿將硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇,攪拌反應(yīng)1-2h、靜置1-2h,使Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn等重金屬元素(以Me表達(dá))以硫化物形式沉淀下來,過濾所得濾液進(jìn)入加堿沉錳工序,硫化鋇加入量為溶液中重金屬離子總量的15-20倍。

所述加堿沉錳是指,在攪拌情況下,往硫酸錳溶液中加入濃度為6-10mol/L的堿液,當(dāng)溶液pH值達(dá)到10-11.5后停止堿液加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀。

所述氫氧化錳沉淀打漿碳酸化指的是將氫氧化錳沉淀與式1按(3-5):1的液固比(mL/g)一道加入去離子水中,然后往體系中通入二氧化碳1-3h、并維持體系壓力0.2-0.5MPa,使氫氧化錳沉淀中的鈣、鎂以離子形態(tài)穩(wěn)定進(jìn)入溶液,從而實(shí)現(xiàn)氫氧化錳中鈣鎂的去除。所述式1加入量為溶液中鈣鎂總量的10-15倍。

所述酸溶以及酸溶液的深度凈化包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與需除雜溶液中鐵離子摩爾量1.2~2.0倍的MnO 2加入50-70%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,使溶液中的鐵離子與鋁離子成為沉淀;②往上述溶液中加入0.1-0.5g/L的BaF 2,攪拌1-2h,使溶液中殘留的鈣鎂以氟化物形式進(jìn)入沉淀;③往上述溶液中加入3-5g/L的硫酸鋁或者1-2g/L的商用除氟劑,攪拌1-2h、靜置1-2h,以去除溶液中殘留氟離子。

最后精密過濾過濾,即得到高純硫酸錳溶液。

本發(fā)明所述的堿指的是氨水、氫氧化鈉或者氫氧化鉀中的任意一種。

實(shí)施例1,某企業(yè)軟錳礦浸出工序的硫酸錳溶液深度除雜

本實(shí)施例所采用的硫酸錳溶液來自某企業(yè)軟錳礦浸出工序,其雜質(zhì)含量見下表。

表1實(shí)施例1所處理溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)

本實(shí)施例實(shí)驗(yàn)溶液為5000mL,其深度凈化步驟如下:

步驟(1):首先用氨水將硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇20g(相當(dāng)于溶液中Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn等重金屬重量之和的20倍),攪拌反應(yīng)2h、靜置2h后過濾,表2為步驟1所得溶液中雜質(zhì)的情況,顯然,硫化鋇的加入可以使硫酸錳溶液中的重金屬基本去除;并且,溶液中沒有殘留鋇元素;鐵離子降低了一半多,說明溶液中存在+3價(jià)的鐵(+3鐵離子在pH3.5~5時(shí),幾乎全部水解進(jìn)入沉淀)

表2步驟(1)處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(2):在攪拌情況下,往硫酸錳溶液中加入濃度為6mol/L的氨水,當(dāng)溶液pH值達(dá)到11-11.5后停止氨水加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀;沉淀用熱的去離子水洗滌,洗水與濾液合并,體積蒸發(fā)到5000mL,表3為步驟二處理后所得濾液中的雜質(zhì)情況。顯然,幾乎全部K、Na均進(jìn)入了濾液,而步驟(1)處理后夜中的Ca、Mg及其它雜質(zhì)幾乎全進(jìn)入了沉淀。

表3步驟二處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(3),將步驟二所得氫氧化錳沉淀中加入去離子水中,去離子水中與氫氧化錳的液固比(mL/g)為3:1,然后加入式1-A(相當(dāng)于溶液中鈣鎂總質(zhì)量的11.6倍),然后往體系中通入二氧化碳、并維持體系壓力0.4MPa,二氧化碳的通入2h后,立即過濾,并水洗濾餅;洗水與濾液合并,蒸發(fā)濃縮成5000mL。分析濾液可知,濾液中的Ca、Mg濃度分別為562mg/L與375mg/L,計(jì)算得到Ca、Mg的分離率分別為98.42%和98.68%。也就是說濾餅中還殘留有微量的Ca、Mg,但大部分Ca、Mg均進(jìn)入了溶液。該步驟不會(huì)損失Mn,Mn的回收率為100%。

步驟(4),酸溶以及酸溶液的深度凈化,具體包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與25g的MnO2(相當(dāng)于鐵元素摩爾量的1.5倍)加入60%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,溶液體積控制到5000mL;②往上述溶液中加入2.5g(相當(dāng)于0.5g/L)的BaF2,攪拌1.5h;③即往上述溶液中加入1g/L自制的除氟劑(制備方法見專利201810659493.8),攪拌1h,靜置2小時(shí);最后精密過濾過濾。表4為本發(fā)明處理后硫酸錳溶液中的雜質(zhì)含量,顯然,本發(fā)明所獲得的硫酸錳溶液純度相當(dāng)高。

表4實(shí)施例1處理所得溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)


元素 Pb Co Ni Cd As Cu Zn 含量(mg/L) - 0.11 0.14 - - - 0.1 元素 K Na Ca Mg Al Fe F 含量(mg/L) 0.35 0.42 0.19 0.21 - 0.71 3.5

實(shí)施例2,某企業(yè)軟錳礦浸出工序的硫酸錳溶液深度除雜

本實(shí)施例所采用的硫酸錳溶液來自某企業(yè)軟錳礦浸出工序,與實(shí)施例1來自同一廠家,僅取樣時(shí)間不同,其雜質(zhì)含量見表5。

表5實(shí)施例2所處理溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)

本實(shí)施例實(shí)驗(yàn)溶液為5000mL,其深度凈化步驟如下:

步驟(1),首先用氨水將硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇20g(相當(dāng)于溶液中Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn等重金屬重量之和的20倍),攪拌反應(yīng)2h、靜置2h后過濾,表6為步驟1所得溶液中雜質(zhì)的情況,顯然,硫化鋇的加入可以使硫酸錳溶液中的重金屬基本去除;并且,溶液中沒有殘留鋇元素;鐵離子降低了一半多,說明溶液中存在+3價(jià)的鐵(+3鐵離子在pH3.5~5時(shí),幾乎全部水解進(jìn)入沉淀)

表6步驟(1)處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(2),在攪拌情況下,往硫酸錳溶液中加入濃度為6mol/L的氨水,當(dāng)溶液pH值達(dá)到11-11.5后停止氨水加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀;沉淀用熱的去離子水洗滌,洗水與濾液合并,體積蒸發(fā)到5000mL,表3為步驟二處理后所得濾液中的雜質(zhì)情況。顯然,幾乎全部K、Na均進(jìn)入了濾液,而步驟(1)處理后夜中的Ca、Mg及其它雜質(zhì)幾乎全進(jìn)入了沉淀。

表7步驟二處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(3),將步驟二所得氫氧化錳沉淀中加入去離子水中,去離子水中與氫氧化錳的液固比(mL/g)為3:1,然后加入式1-B(相當(dāng)于溶液中鈣鎂總質(zhì)量的14倍),然后往體系中通入二氧化碳、并維持體系壓力0.4MPa,二氧化碳的通入2h后,立即過濾,并水洗濾餅;洗水與濾液合并,蒸發(fā)濃縮成5000mL。分析濾液可知,濾液中的Ca、Mg濃度分別為625mg/L與227mg/L,計(jì)算得到Ca、Mg的分離率分別為99.36%和98.27%。也就是說濾餅中還殘留有微量的Ca、Mg,但大部分Ca、Mg均進(jìn)入了溶液。該步驟不會(huì)損失Mn,Mn的回收率為100%。

驟(4),酸溶以及酸溶液的深度凈化,具體包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與40g的MnO2(相當(dāng)于鐵元素摩爾量的1.6倍)加入60%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,溶液體積控制到5000mL;②往上述溶液中加入2.5g(相當(dāng)于0.5g/L)的BaF2,攪拌1.5h;③即往上述溶液中加入1g/L自制的除氟劑(制備方法見專利201810659493.8),攪拌1h,靜置2小時(shí);最后精密過濾過濾。表4為本發(fā)明處理后硫酸錳溶液中的雜質(zhì)含量,顯然,本發(fā)明所獲得的硫酸錳溶液純度相當(dāng)高。

表8實(shí)施例2處理所得溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)


元素 Pb Co Ni Cd As Cu Zn 含量(mg/L) - 0.09 0.07 - - - 0.08 元素 K Na Ca Mg Al Fe F 含量(mg/L) 0.22 0.39 0.22 0.15 - 0.63 4.1

實(shí)施例3,某企業(yè)軟錳礦浸出工序的硫酸錳溶液深度除雜

本實(shí)施例所采用的硫酸錳溶液來自某企業(yè)軟錳礦浸出工序,來自與實(shí)施例1、2不同廠家,K、Na、Ca、Mg含量較實(shí)施例1、2更高,其雜質(zhì)含量見表9。

表9實(shí)施例3所處理溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)

本實(shí)施例實(shí)驗(yàn)溶液為5000mL,其深度凈化步驟如下:

步驟(1),首先用氨水將硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入硫化鋇9g(相當(dāng)于溶液中Pb、Co、Ni、Cd、As、Cu與Zn等重金屬重量之和的19.7倍),攪拌反應(yīng)2h、靜置2h后過濾,表10為步驟1所得溶液中雜質(zhì)的情況,顯然,硫化鋇的加入可以使硫酸錳溶液中的重金屬基本去除;并且,溶液中沒有殘留鋇元素;鐵離子降低了一半多,說明溶液中存在+3價(jià)的鐵(+3鐵離子在pH3.5~5時(shí),幾乎全部水解進(jìn)入沉淀)

表10步驟(1)處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(2),在攪拌情況下,往硫酸錳溶液中加入濃度為6mol/L的氨水,當(dāng)溶液pH值達(dá)到11-11.5后停止氨水加入,過濾即得到氫氧化錳沉淀;沉淀用熱的去離子水洗滌,洗水與濾液合并,體積蒸發(fā)到5000mL,表3為步驟二處理后所得濾液中的雜質(zhì)情況。顯然,幾乎全部K、Na均進(jìn)入了濾液,而步驟(1)處理后夜中的Ca、Mg及其它雜質(zhì)幾乎全進(jìn)入了沉淀。

表11步驟(2)處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(3),將步驟二所得氫氧化錳沉淀中加入去離子水中,去離子水中與氫氧化錳的液固比(mL/g)為3:1,然后加入式1-A(相當(dāng)于溶液中鈣鎂總質(zhì)量的11倍),然后往體系中通入二氧化碳、并維持體系壓力0.4MPa,二氧化碳的通入2h后,立即過濾,并水洗濾餅;洗水與濾液合并,蒸發(fā)濃縮成5000mL。分析濾液可知,濾液中的Ca、Mg濃度分別為3230mg/L與2127mg/L,計(jì)算得到Ca、Mg的分離率分別為99.78%和99.85%。也就是說濾餅中還殘留有微量的Ca、Mg,但大部分Ca、Mg均進(jìn)入了溶液。該步驟不會(huì)損失Mn,Mn的回收率為100%。

步驟(4),酸溶以及酸溶液的深度凈化,具體包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與15g的MnO2(相當(dāng)于鐵元素摩爾量的2倍)加入60%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,溶液體積控制到5000mL;②往上述溶液中加入2.5g(相當(dāng)于0.5g/L)的BaF2,攪拌1.5h;③即往上述溶液中加入1g/L自制的除氟劑(制備方法見專利201810659493.8),攪拌1h,靜置2小時(shí);最后精密過濾過濾。表12為本發(fā)明處理后硫酸錳溶液中的雜質(zhì)含量,顯然,本發(fā)明所獲得的硫酸錳溶液純度相當(dāng)高。

表12實(shí)施例3處理所得溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)


元素 Pb Co Ni Cd As Cu Zn 含量(mg/L) - 0.03 0.04 - - - 0.03 元素 K Na Ca Mg Al Fe F 含量(mg/L) 0.12 0.12 0.19 0.14 - 0.53 2.1

對(duì)比例1某企業(yè)軟錳礦浸出工序的硫酸錳溶液的除雜

本實(shí)施例所采用的硫酸錳溶液與實(shí)施例1相同,具體成分見表1。

步驟(1):首先用氨水將硫酸錳溶液pH值調(diào)整至5.5-6,然后加入九水合硫化鈉(與實(shí)施例1中BaS的摩爾量相同),攪拌反應(yīng)2h、靜置2h后過濾,表13為步驟(1)所得溶液中雜質(zhì)的情況,顯然,此步驟中硫化鈉的雜質(zhì)去除效果與硫化鋇相當(dāng);但該步驟造成溶液中的含Na量進(jìn)一步升高(約升高1080mg/L),而Na使用常規(guī)的處理方法很難去除,這給硫酸錳溶液的深層除雜帶來了巨大的困難。

表13步驟(1)處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

步驟(2):在攪拌狀態(tài)下,向步驟(1)所得硫酸錳溶液中緩緩加入70gMnF 2(相當(dāng)于Ca、Mg總摩爾量的5倍),繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h。此步驟極易形成膠體,造成過濾過程非常困難。靜置48h后,過濾性能有所改善,但也大大延長(zhǎng)了總的工藝周期。同時(shí),該步驟引入了大量的F,給進(jìn)一步除雜帶來了很大挑戰(zhàn)。該步驟處理得到的溶液雜質(zhì)含量見表14.

表14步驟(2)處理后溶液中的主要雜質(zhì)含量(mg/L)

由此對(duì)比例可知,傳統(tǒng)處理方式難以得到雜質(zhì)含量符合生產(chǎn)要求(K、Na、Ca、Mg含量不高于50ppm,F(xiàn)e、Cu、Zn、Pb含量不高于10ppm,Cd含量不高于5ppm,As含量小于1ppm,F(xiàn)含量低于700ppm)的硫酸錳溶液;且在傳統(tǒng)工藝的除雜過程中往往會(huì)引入新雜質(zhì),與此同時(shí)會(huì)產(chǎn)生固液分離困難的問題,給實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

對(duì)比例2

和實(shí)施例1相比,區(qū)別僅在于,步驟(3)中,未添加式1-A化合物,步驟在于:

本對(duì)比例所采用的硫酸錳溶液與實(shí)施例1相同,具體成分見表1。

步驟(1)與步驟(2):對(duì)比例2的步驟(1)與步驟(2)的操作方式與實(shí)施例(1)相同,得到的溶液雜質(zhì)含量也與實(shí)施例1相同,具體含量見表3。

步驟(3):將步驟(2)所得氫氧化錳沉淀中加入去離子水中,去離子水中與氫氧化錳的液固比(mL/g)為3:1,然后往體系中通入二氧化碳、并維持體系壓力0.4MPa,二氧化碳的通入2h后,立即過濾,并水洗濾餅;洗水與濾液合并,蒸發(fā)濃縮成5000mL。分析濾液可知,濾液中的Ca、Mg濃度分別為157mg/L與106mg/L,計(jì)算得到Ca、Mg的分離率分別僅為27.50%和27.89%,不能實(shí)現(xiàn)鈣鎂與硫酸錳的良好分離。

步驟(4),酸溶以及酸溶液的深度凈化,具體包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與25g的MnO 2(相當(dāng)于鐵元素摩爾量的1.5倍)加入60%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,溶液體積控制到5000mL;②往上述溶液中加入2.5g(相當(dāng)于0.5g/L)的BaF 2,攪拌1.5h;③即往上述溶液中加入1g/L自制的除氟劑(制備方法見專利201810659493.8),攪拌1h,靜置2小時(shí);最后精密過濾過濾。表15為本發(fā)明處理后硫酸錳溶液中的雜質(zhì)含量,顯然,本發(fā)明所獲得的硫酸錳溶液純度不能夠滿足生產(chǎn)要求。

表15對(duì)比例2處理所得溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)


元素 Pb Co Ni Cd As Cu Zn 含量(mg/L) - 0.13 0.15 - - - 0.12 元素 K Na Ca Mg Al Fe F 含量(mg/L) 0.33 0.37 319 271 - 0.75 7.23

對(duì)比例3

和實(shí)施例1相比,區(qū)別僅在于,步驟(3)中,未在二氧化碳輔助下進(jìn)行,步驟為:

本對(duì)比例所采用的硫酸錳溶液與實(shí)施例1相同,具體成分見表1。

步驟(1)與步驟(2):對(duì)比例2的步驟(1)與步驟(2)的操作方式與實(shí)施例(1)相同,得到的溶液雜質(zhì)含量也與實(shí)施例1相同,具體含量見表3。

步驟(3):將步驟(2)所得氫氧化錳沉淀中加入去離子水中,去離子水中與氫氧化錳的液固比(mL/g)為3:1,然后加入式1-A(相當(dāng)于溶液中鈣鎂總質(zhì)量的11.6倍),攪拌反應(yīng)2h后,立即過濾,并水洗濾餅;洗水與濾液合并,蒸發(fā)濃縮成5000mL。分析濾液可知,濾液中的Ca、Mg濃度分別為7mg/L與6mg/L,計(jì)算得到Ca、Mg的分離率分別僅為1.23%和1.57%,不能實(shí)現(xiàn)鈣鎂與硫酸錳的良好分離。

步驟(4),酸溶以及酸溶液的深度凈化,具體包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與25g的MnO2(相當(dāng)于鐵元素摩爾量的1.5倍)加入60%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,溶液體積控制到5000mL;②往上述溶液中加入2.5g(相當(dāng)于0.5g/L)的BaF 2,攪拌1.5h;③即往上述溶液中加入1g/L自制的除氟劑(制備方法見專利201810659493.8),攪拌1h,靜置2小時(shí);最后精密過濾過濾。表16為本發(fā)明處理后硫酸錳溶液中的雜質(zhì)含量,顯然,本發(fā)明所獲得的硫酸錳溶液純度不能夠滿足生產(chǎn)要求。

表16對(duì)比例2處理所得溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)


元素 Pb Co Ni Cd As Cu Zn 含量(mg/L) - 0.08 0.12 - - - 0.14 元素 K Na Ca Mg Al Fe F 含量(mg/L) 0.40 0.31 560 371 - 0.66 6.10

對(duì)比例4

和實(shí)施例1相比,區(qū)別僅在于,步驟(3)中,采用以下結(jié)構(gòu)化合物替換式1-A。

具體步驟為:

本對(duì)比例所采用的硫酸錳溶液與實(shí)施例1相同,具體成分見表1。

步驟(1)與步驟(2):對(duì)比例2的步驟(1)與步驟(2)的操作方式與實(shí)施例(1)相同,得到的溶液雜質(zhì)含量也與實(shí)施例1相同,具體含量見表3。

步驟(3):將步驟(2)所得氫氧化錳沉淀中加入去離子水中,去離子水中與氫氧化錳的液固比(mL/g)為3:1,然后加入式2所示物質(zhì)(相當(dāng)于溶液中鈣鎂總質(zhì)量的11.6倍),然后往體系中通入二氧化碳、并維持體系壓力0.4MPa,二氧化碳的通入2h后,立即過濾,并水洗濾餅;洗水與濾液合并,蒸發(fā)濃縮成5000mL。分析濾液可知,濾液中的Ca、Mg濃度分別為162mg/L與119mg/L,計(jì)算得到Ca、Mg的分離率分別僅為28.37%和31.32%,不能實(shí)現(xiàn)鈣鎂與硫酸錳的良好分離。

步驟(4),酸溶以及酸溶液的深度凈化,具體包括下述步驟:①將去除鈣鎂后氫氧化錳與25g的MnO 2(相當(dāng)于鐵元素摩爾量的1.5倍)加入60%濃度的硫酸溶液中,控制終點(diǎn)pH值5.5-6,然后升溫到70-95℃,溶液體積控制到5000mL;②往上述溶液中加入2.5g(相當(dāng)于0.5g/L)的BaF 2,攪拌1.5h;③即往上述溶液中加入1g/L自制的除氟劑(制備方法見專利201810659493.8),攪拌1h,靜置2小時(shí);最后精密過濾過濾。表17為本發(fā)明處理后硫酸錳溶液中的雜質(zhì)含量,顯然,本發(fā)明所獲得的硫酸錳溶液純度不能夠滿足生產(chǎn)要求。

表17對(duì)比例3處理所得溶液中主要雜質(zhì)含量(mg/L)


元素 Pb Co Ni Cd As Cu Zn 含量(mg/L) - 0.09 0.17 - - - 0.09 元素 K Na Ca Mg Al Fe F 含量(mg/L) 0.41 0.51 409 261 - 0.74 5.43

綜上,本發(fā)明中,在所述的式1化合物以及二氧化碳輔助下,能夠意外地實(shí)現(xiàn)協(xié)同,能夠帶來更優(yōu)的除鈣和/鎂的效果,另外,進(jìn)一步配合其他步驟以及條件控制,有助于實(shí)現(xiàn)硫酸錳的深度除雜。

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硫酸錳溶液除雜方.pdf

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