一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及裝置，先加入含有0.5%晶種的去離子水至第一個緩沖罐容積的2/3，再將氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液同時并連續(xù)加入到第一個緩沖罐中，之后第一個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時流入第二個緩沖罐中，然后第二個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時直接流出或者流入第三個緩沖罐中，依此類推，最后使最后一個緩沖罐中流出的液體進(jìn)入離心機(jī)中，將產(chǎn)品進(jìn)行洗滌、抽干，得到最終產(chǎn)品。通過連續(xù)穩(wěn)定恒比例地給定氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液，并利用多個緩沖罐控制反應(yīng)速度和反應(yīng)后液體的流出速度，保證產(chǎn)品的結(jié)晶速度不因酸度的變化或者反應(yīng)速度的變化而受到影響，從而穩(wěn)定地、連續(xù)地生產(chǎn)出碳酸錳。
【專利說明】一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸錳是一種重要的化工產(chǎn)品，廣泛用作脫硫的催化劑、瓷釉顏料、清漆催干劑，是制備電池正極材料化學(xué)二氧化錳、錳酸鋰及其它錳鹽的原料。也用于醫(yī)藥、機(jī)械零件和磷化處理等方面。國內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)方法都是采用錳鹽溶液和碳酸鹽溶液在普通帶攪拌的反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，得到的產(chǎn)品碳酸錳振實(shí)密度低，振實(shí)密度只有1.5g/cm3左右，錳純度低，含量低于45%，不能滿足鋰離子電池正極材料錳酸鋰的生產(chǎn)要求，也不適合用于制備高質(zhì)量的化學(xué)二氧化錳。資料報(bào)道有采用氨基甲酸銨法生產(chǎn)重質(zhì)碳酸錳，即用天然錳礦，加氨和二氧化碳浸出并水解為碳酸錳，該方法生產(chǎn)的碳酸錳雖振實(shí)密度較普通碳酸錳有大幅度提高，但仍達(dá)不到2.4g/cm3,并且氨浸過程中物料控制嚴(yán)格，反應(yīng)條件苛刻，要求密閉加壓，對設(shè)備材質(zhì)要求高，生產(chǎn)成本相應(yīng)較高。
[0003]氯化錳或硫酸錳與碳酸氫銨的反應(yīng)是一個復(fù)分解沉淀反應(yīng)，反應(yīng)速度極快。目前成熟金屬離子沉淀工藝采用均相間歇式的沉淀方式，通過控制碳酸氫銨、硫酸錳的濃度與酸度、溫度等條件生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。但是其間歇式生產(chǎn)中，沉淀初期與終期的溫度的升降，不僅浪費(fèi)能源與消耗時間，而且生產(chǎn)效率低下。況且反應(yīng)器瞬間的反應(yīng)濃度與酸堿度的影響造成粒度分布不理想。氯化錳或硫酸錳溶液PH值較高時，結(jié)晶成核速度快，晶體成核速度大于生長速度，易生成質(zhì)地 疏松的低比重碳酸錳產(chǎn)品；當(dāng)氯化錳或硫酸錳溶液的PH值較低時，沉淀反應(yīng)的成核速度降低，有利于晶體生長，易生成質(zhì)地致密的重質(zhì)碳酸錳產(chǎn)品。碳酸錳沉淀反應(yīng)時間對碳酸錳振實(shí)密度的影響也很大，反應(yīng)新生成的細(xì)小顆粒不斷沉積在晶核的表面或填充在晶核的內(nèi)部孔隙中，因此延長反應(yīng)時間有利于晶體的長大，生成致密的碳酸錳結(jié)晶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及裝置，能穩(wěn)定地、連續(xù)地、高品質(zhì)地生產(chǎn)碳酸錳。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種錳離子連續(xù)沉淀工藝，包括二個或二個以上的串聯(lián)的等體積緩沖罐，具體包括如下步驟:步驟A:加入含有0.5%晶種的去離子水至第一個緩沖罐容積的2/3 ;步驟B:將氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液同時并連續(xù)加入到第一個緩沖罐中；步驟C:第一個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時流入第二個緩沖罐中；步驟D:第二個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時直接流出或者流入第三個緩沖罐中，依此類推；步驟E:使最后一個緩沖罐中流出的液體進(jìn)入離心機(jī)中，將產(chǎn)品進(jìn)行洗滌、抽干，得到最終產(chǎn)品。
[0006]進(jìn)一步地，氯化錳或硫酸錳料液的離子濃度為0.5~1.5mol/l，酸度為0.1~0.0001mol/L ;所述碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為15~25%，緩沖罐內(nèi)反應(yīng)溫度為30~60°C，緩沖罐內(nèi)均設(shè)有攪拌裝置，攪拌轉(zhuǎn)速為500~700r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I~1.5小時。
[0007]進(jìn)一步地，在上述條件的基礎(chǔ)上，所述氯化錳或硫酸錳料液的離子濃度為0.9mol/1，酸度為0.0Olmol/L，所述碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為20%，先向緩沖罐中加入含有晶種的純水2L，溫度為35~45°C，緩沖罐內(nèi)攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速均為600r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I小時。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括一種為實(shí)現(xiàn)上述的錳離子連續(xù)沉淀工藝的裝置，包括兩個儲料箱、離心裝置和至少兩個緩沖罐，緩沖罐底部均設(shè)有下出口，上部均設(shè)有上出口，緩沖罐的上出口通過管道串聯(lián)起來并連通；兩個儲料箱底部的出口接入第一個緩沖罐中；緩沖罐中均設(shè)有攪拌裝置。
[0009]本發(fā)明提供了一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及裝置，通過連續(xù)穩(wěn)定橫比例地給定氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液，并利用多個緩沖罐控制反應(yīng)速度和反應(yīng)后液體的流出速度，保證產(chǎn)品的結(jié)晶速度不因酸度的變化或者反應(yīng)速度的變化而受到影響，不需要間歇，能實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)的良好控制，從而穩(wěn)定地、連續(xù)地、高品質(zhì)地生產(chǎn)出碳酸錳，具有很好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中所示:1-儲料箱；2-緩沖罐；3-下出口 ；4_上出口 ；5_攪拌裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0014]本發(fā)明提供一種錳離子連續(xù)沉淀工藝，包括二個或二個以上的串聯(lián)的等體積緩沖罐，具體包括如下步驟:步驟A:加入含有0.5%晶種的去離子水至第一個緩沖罐容積的2/3 ;步驟B:將氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液同時并連續(xù)加入到第一個緩沖罐中；步驟C:第一個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時流入第二個緩沖罐中；步驟D:第二個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時直接流出或者流入第三個緩沖罐中，依此類推；步驟E:使最后一個緩沖罐中流出的液體進(jìn)入離心機(jī)中，將產(chǎn)品進(jìn)行洗滌、抽干，得到最終產(chǎn)品。進(jìn)一步地，氯化猛或硫酸猛料液的離子濃度為0.5~1.5mol/l,酸度為0.1~0.0001mol/L ;碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為15~25%，緩沖罐內(nèi)反應(yīng)溫度為30~60°C，緩沖罐內(nèi)均設(shè)有攪拌裝置，攪拌轉(zhuǎn)速為500~700r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I~1.5小時。進(jìn)一步地，在上述條件的基礎(chǔ)上，氯化錳或硫酸錳料液的離子濃度為0.9mol/l，酸度為0.0Olmol/L，碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為20%，先向緩沖罐中加入含有晶種的純水2L，溫度為35~45°C，緩沖罐內(nèi)攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速均為600r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I小時。
[0015]錳離子連續(xù)沉淀工藝實(shí)施例1:
先配置氯化錳或硫酸錳與碳酸氫銨溶液，氯化錳或硫酸錳溶液濃度為0.9mol/L,酸度
0.001mol/L,碳酸氫銨溶液質(zhì)量濃度為20%，在緩沖罐中加入500L純水當(dāng)?shù)琢?，溫?0°C，其體積3500mL，攪拌速度600r/min。再同時打開碳酸氫銨與氯化錳或硫酸錳溶液的進(jìn)料閥門，連續(xù)加料沉淀，然后漿料依次自動流入到下一個緩沖罐中，直到從第三個緩沖罐中流出并收集漿料，進(jìn)行洗滌、抽率與烘干，即得到碳酸錳沉淀。此條件下得到碳酸錳:中心粒徑D50 = 12um ,振實(shí)密度:2.lg/cm3。
[0016]錳離子連續(xù)沉淀工藝實(shí)施例2:
先配置氯化錳或硫酸錳與碳酸氫銨溶液，氯化錳或硫酸錳溶液濃度為0.9mol/L,酸度
0.01mol/L,碳酸氫銨溶液質(zhì)量濃度為20%，在緩沖罐中加入500L純水當(dāng)?shù)琢?，溫?0°C，其體積3500mL，攪拌速度600r/min。再同時打開碳酸氫銨與氯化錳或硫酸錳溶液的進(jìn)料閥門，連續(xù)加料沉淀，然后漿料依次自動流入到下一個緩沖罐中，直到從第三個緩沖罐中流出并收集漿料，進(jìn)行洗滌、抽率與烘干，即得到碳酸錳沉淀。此條件下得到碳酸錳:中心粒徑D50 = 24 u m ,振實(shí)密度:1.9g/ cm3。
[0017]錳離子連續(xù)沉淀工藝實(shí)施例3:
優(yōu)選地，先配置氯化錳或硫酸錳與碳酸氫銨溶液，氯化錳或硫酸錳溶液濃度為1.3mol/L,酸度0.08mol/L，碳酸氫銨溶液質(zhì)量濃度為15%，在緩沖罐中加入500L純水當(dāng)?shù)琢?，溫?5°C，其體積3500mL，攪拌速度700r/min。再同時打開碳酸氫銨與氯化錳或硫酸錳溶液的進(jìn)料閥門，連續(xù)加料沉淀，然后`漿料依次自動流入到下一個緩沖罐中，直到從第三個緩沖罐中流出并收集漿料，進(jìn)行洗滌、抽率與烘干，即得到碳酸錳沉淀。此條件下得到碳酸錳:中心粒徑D50 = 7 u m ,振實(shí)密度:2.2g/ cm3。
[0018]本發(fā)明還包括一種為實(shí)現(xiàn)上述的錳離子連續(xù)沉淀工藝的裝置，包括兩個儲料箱1、離心裝置和至少兩個緩沖罐2，緩沖罐2底部均設(shè)有下出口 3，上部均設(shè)有上出口 4，緩沖罐2的上出口 4通過管道串聯(lián)起來并連通；兩個儲料箱I底部的出口接入第一個緩沖罐2中；緩沖罐2中均設(shè)有攪拌裝置5。
[0019]本發(fā)明提供一種錳離子連續(xù)沉淀工藝及其制備裝置，通過連續(xù)穩(wěn)定恒比例地給定氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液，并利用多個緩沖罐控制反應(yīng)速度和反應(yīng)后液體的流出速度，保證產(chǎn)品的結(jié)晶速度不因酸度的變化或者反應(yīng)速度的變化而受到影響，不需要間歇，能實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)的良好控制，從而穩(wěn)定地、連續(xù)地、高品質(zhì)地生產(chǎn)出碳酸錳，具有很好的技術(shù)效果。
[0020]需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0021]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換， 并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種錳離子連續(xù)沉淀工藝，其特征在于:包括二個或二個以上的串聯(lián)的等體積緩沖罐，具體包括如下步驟: 步驟A:加入含有0.5%晶種的去離子水至第一個緩沖罐容積的2/3 ； 步驟B:將氯化錳或硫酸錳料液與碳酸氫銨溶液同時并連續(xù)加入到第一個緩沖罐中； 步驟C:第一個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時流入第二個緩沖罐中； 步驟D:第二個緩沖罐中的液面到達(dá)一定高度時直接流出或者流入第三個緩沖罐中，依此類推； 步驟E:使最后一個緩沖罐中流出的液體進(jìn)入離心機(jī)中，將產(chǎn)品進(jìn)行洗滌、抽干，得到最終廣品。
2.如權(quán)利要求1所述的錳離子連續(xù)沉淀工藝，其特征在于:所述氯化錳或硫酸錳料液的離子濃度為0.5~1.5mol/l，酸度為0.1~0.0001mol/L ;所述碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為15~25%，緩沖罐內(nèi)反應(yīng)溫度為30~60°C，緩沖罐內(nèi)均設(shè)有攪拌裝置，攪拌轉(zhuǎn)速為500~700r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I~1.5小時。
3.如權(quán)利要求2所述的錳離子連續(xù)沉淀工藝，其特征在于:所述氯化錳或硫酸錳料液的離子濃度為0.9mol/l，酸度為0.0Olmol/L，所述碳酸氫銨溶液的質(zhì)量濃度為20%，先向緩沖罐中加入含有晶種的純水2L，溫度為35~45°C，緩沖罐內(nèi)攪拌裝置的攪拌轉(zhuǎn)速均為600r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I小時。
4.一種為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求廣3中任一項(xiàng)所述的錳離子連續(xù)沉淀工藝的裝置，其特征在于:包括兩個儲料箱、離心裝置和至少兩個緩沖罐，緩沖罐底部均設(shè)有下出口，上部均設(shè)有上出口，緩沖罐的上出口通過管道串聯(lián)起來并連通；兩個儲料箱底部的出口接入第一個緩沖罐中；緩沖罐中均設(shè)有攪拌裝置。
【文檔編號】C01G45/00GK103708561SQ201310626411
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】周成鋼, 王繼鋒, 董海 申請人:西安邁克森新材料有限公司