一种高纯一水硫酸锰高压结晶方法及晶体主粒度预测方法与流程

本发明属于一水硫酸锰材料生产方法，特别是一种高纯一水硫酸锰高压结晶方法及晶体主粒度预测方法。

背景技术：

1、高纯电池级硫酸锰主要应用于新能源电池正极材料，在锰酸锂、磷酸锰铁锂、钠电正极材料、富锂锰基有非常广阔的应用。同时，新能源电池正极材料对原材料纯度要求苛刻，相关标准对此做出了严格限制。电池级硫酸锰是通过利用硫酸溶液酸浸溶解电解金属锰，得到酸性硫酸锰溶液，再通过蒸发结晶、离心分离、干燥等工序生产高纯度的电池级硫酸锰。在离心分离过程中，硫酸锰产品的粒度与母液夹带量密切相关，较小的晶体粒度造成湿盐中母液夹带量增大，导致干燥后的硫酸锰产品纯度不达标，且粒度较小的细粉状硫酸锰在包装、运输过程中也极易造成晶体架桥、结块等问题。为解决以上问题，本发明提供一种生产大粒度的高纯一水硫酸锰生产方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术加工效率的不足，提供一种高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，通过该方法可以高效率地实现大粒度、低分布的一水硫酸锰晶体的稳定生产，以解决分离、干燥后硫酸锰产品收率低、粒度较小，纯度不达标的问题。

2、本发明的目的在于克服现有技术加工效率的不足，提供一种高纯一水硫酸锰高压结晶方法的晶体主粒度预测方法。

3、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

4、一种高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，其方法步骤为：

5、1)电解金属锰溶解调酸：电解金属锰经过硫酸溶液常温酸浸溶解后，ph值控制为2.5～3.5，硫酸锰溶解度约28～30％，将酸性硫酸锰溶液预热至96～100℃；

6、2)第三效蒸发结晶：预热后的酸性硫酸锰溶液进入第三效蒸发结晶，第三效蒸发结晶中溶液温度88～92℃，压力54～63kpa，停留时间0.25～0.5h，得到一次晶浆；

7、3)第二效蒸发结晶：一次晶浆进入第二效蒸发结晶器进行第二效蒸发结晶，第二效蒸发结晶中溶液温度100～104℃，压力86～101kpa，停留时间0.25～0.5h，经过第二效蒸发结晶后得到二次晶浆；

8、4)第一效蒸发结晶：二次晶浆进入第一效蒸发结晶器进行第一效蒸发结晶，第一效蒸发结晶中溶液温度112～116℃，压力133～150kpa，停留时间0.25～0.5h，第一效加热蒸汽热源饱和压力0.2～0.3mpa，经过第一效蒸发结晶后得到三次晶浆；

9、5)高压结晶：三次晶浆进入高压结晶器进行高压结晶，溶液温度160～170℃，压力0.65～0.85mpa，高压结晶器中悬浮密度400～500kg/m3，晶体停留时间3～4h，经过高压结晶后得到四次晶浆；

10、6)离心分离、干燥：高压结晶器经泄压，四次晶浆进入离心机离心分离，分离后得到母液与湿一水硫酸锰晶体，母液一部分返回至第三效蒸发结晶器，一部分外排，外排量q3为母液总量的30～40％，湿一水硫酸锰晶体含水率不高于5％，湿一水硫酸锰晶体干燥后得到一水硫酸锰晶体成品，一水硫酸锰晶体成品粒度d90≥180μm，粒度分布cv≤20％，一水硫酸锰晶体成品纯度≥99.5％，锰总回收率95～97％。

11、而且，所述第二效蒸发结晶器使用清液循环结晶器，第二效结晶器设置排母液口，外排母液量q1为一次晶浆量的0.4～0.6％，结晶器中悬浮密度200～240kg/m3。

12、而且，所述第一效蒸发结晶器使用清液循环结晶器，第一效结晶器设置排母液口，外排母液量q2为二次晶浆量的0.8～1.2％，结晶器中悬浮密度240～280kg/m3。

13、而且，高压结晶器宜采用夹套釜式结晶器。

14、一种高纯一水硫酸锰的高压结晶方法的晶体主粒度结晶预测方法，其结晶预测方法为：在硫酸体系下一水硫酸锰晶体生长速率方程为g＝1.67×10-6p0.84σ1.29；

15、所述p为结晶过程ph值，该ph值为1.6～4.7；

16、所述σ为结晶过程相对过饱和度，相对过饱和度σ为0.013～0.041；

17、实测ph值与相对过饱和度计算晶体生长速率，对一水硫酸锰晶体主粒度进行预测。

18、本发明的优点和有益效果为：

19、1、本发明的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，在一水硫酸锰结晶过程中进行调酸，降低了一水硫酸锰溶解度，加快晶体生长速率，晶体粒度d90≥180μm，粒度分布cv≤20％。

20、2、本发明的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，所得一水硫酸锰晶体纯度高，一水硫酸锰产品达到电池级标准，一水硫酸锰晶体成品纯度≥99.5％，锰总回收率95～97％。

21、3、本发明的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，适用性强，方法工艺简单，对设备要求不高。

技术特征：

1.一种高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，其特征在于：其步骤为：

2.根据权利要求1所述的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，其特征在于：所述第二效蒸发结晶器使用清液循环结晶器，第二效结晶器设置排母液口，外排母液量q1为一次晶浆量的0.4～0.6％，结晶器中悬浮密度200～240kg/m3。

3.根据权利要求1所述的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，其特征在于：所述第一效蒸发结晶器使用清液循环结晶器，第一效结晶器设置排母液口，外排母液量q2为二次晶浆量的0.8～1.2％，结晶器中悬浮密度240～280kg/m3。

4.根据权利要求1所述的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，其特征在于：高压结晶器宜采用夹套釜式结晶器。

5.一种权利要求1-4的高纯一水硫酸锰的高压结晶方法的晶体主粒度结晶预测方法，其特征在于：所述结晶预测方法为：在硫酸体系下一水硫酸锰晶体生长速率方程为g＝1.67×10-6p0.84σ1.29；

技术总结本发明涉及一种高纯一水硫酸锰的高压结晶方法，其步骤为：1)电解金属锰溶解调酸，pH值控制为2.5～3.5，硫酸锰溶解度约28～30％；2)第三效蒸发结晶，第三效蒸发结晶中溶液温度88～92℃，压力54～63kPa，得到一次晶浆；3)第二效蒸发结晶，第二效蒸发结晶中溶液温度100～104℃，压力86～101kPa，经过第二效蒸发结晶后得到二次晶浆；4)第一效蒸发结晶：二次晶浆进入第一效蒸发结晶器进行第一效蒸发结晶，得到三次晶浆；5)高压结晶；6)离心分离、干燥，得到一水硫酸锰晶体成品。本发明可以高效率地实现大粒度、低分布的一水硫酸锰晶体的稳定生产，以解决分离、干燥后硫酸锰产品收率低、粒度较小，纯度不达标的问题。技术研发人员：叶松飞,许晓飞受保护的技术使用者：上海中腾装备科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2