專利名稱：從鋰錳氧化物中分離回收鋰和錳的方法
技術領域：
本發明涉及一種分離回收鋰和錳的方法，特別涉及一種從鋰錳氧化物中采用沉淀法分離回收鋰和錳的方法。
背景技術：
金屬鋰及其化合物被廣泛應用于國民經濟的各個領域，人們將金屬鋰譽為“金屬材料的維生素”、“21世紀的新能源”。目前鋰離子二次電池的正極材料主要是LiCoO2。由于鈷資源貧乏，價格昂貴且對環境有害，因此人們正在積極尋找LiCoO2的代用材料。尖晶石結構LixMn2-xO4對鋰離子具有優良的記憶性能，且錳元素來源廣泛、成本低廉，價格僅為鈷的1/40，且無環境公害，因此正尖晶石結構的LixMn2-xO4被認為是取代LiCoO2成為鋰離子二次電池正極的首選材料。同時LixMn2-xO4也可能成為鹽湖鹵水和海水中提取鋰資源的新技術材料。隨著LixMn2-xO4電池正極材料和鹽湖鹵水提鋰新技術的深入研究和逐步使用，廢棄的鋰錳氧化物將會大量產生，如何充分地回收和利用該化合物中有用的鋰和錳，減少資源的浪費，是人們必須考慮的一個技術問題。
發明內容
本發明的目的是針對上述問題提供一種從鋰錳氧化物中分離回收鋰和錳的方法。提出了一種通過濃縮結晶與碳酸鹽沉淀相結合來從鋰錳氧化物中分離回收鋰、錳的新方法。
本發明的主要工藝過程為在酸性條件下，用碳還原分解鋰錳氧化物，再通過濃縮結晶與碳酸鹽沉淀相結合的方法從鋰錳氧化物中分離回收鋰和錳。
從鋰錳氧化物中分離回收鋰和錳的方法步驟是(1)將鋰錳氧化物粉碎過40目篩，再加入碳粉并混合均勻，在攪拌下加入濃硫酸，加熱分解；(2)用熱水進行浸取，待冷卻后過濾，得到含有MnSO4和Li2SO4的濾液，濾液加熱濃縮結晶得到硫酸錳晶體；(3)向步驟(2)分離結晶后的殘余母液中加入NaHCO3，煮沸后冷卻，過濾制得固體MnCO3；(4)濾液用NaOH調節pH至大于12后，再加入飽和NaCO3溶液使鋰沉淀為Li2CO3，經過濾、干燥后得到固體Li2CO3。
所述的加熱分解反應物的重量配比為鋰錳氧化物∶碳粉∶濃硫酸＝1.0∶0.05～0.8∶1.2～2.0。
所述的加熱分解條件是；將鋰錳氧化物與碳粉和濃硫酸混合物加熱使其充分反應后，進一步加熱蒸發至干，然后置于高溫爐中在400℃～600℃下焙燒至呈灰白色。
本發明具有工藝簡單，生產成本低，節約資源，可使鋰錳氧化物中的鋰、錳得到有效的分離回收，且回收率高，回收試劑純度高的特點。
圖1是鋰錳氧化物中鋰錳的分離回收流程中鋰錳氧化物試樣與碳粉和濃硫酸在攪拌混合條件下，加熱分解，然后用熱水浸取、過濾、濾液加熱濃縮結晶制得硫酸錳固體后，在其母液中加入NaHCO3沉淀試劑，進行一次沉淀，過濾制得固體MnCO3；然后在其濾液中加入NaOH試劑調節pH，再加入飽和NaCO3溶液，進行二次沉淀、沉淀經過濾、干燥制得固體Li2CO3試劑。
具體實施例方式
實施例1將500克鋰錳氧化物粉碎至過60目標準篩，加入50mL蒸餾水與200克碳粉并使物料混合均勻，在攪拌下加入350mL濃硫酸，加熱至沸騰使反應充分進行，進一步加熱蒸發至干，然后置于高溫焙燒爐中在500℃下焙燒至呈灰白色，取出用60℃的熱水浸取40分鐘，待冷卻后過濾，得到含有MnSO4和Li2SO4的濾液。將濾液加熱至70℃以上進行濃縮結晶，并趁熱抽濾得到硫酸錳晶體。在剩余母液中加入0.2mol/L的NaHCO3試劑使錳進一步沉淀，煮沸后冷卻過濾制得固體MnCO3。在濾液中加入10mol/L的NaOH調節pH至大于12后，再加入飽和的NaCO3溶液使鋰沉淀為Li2CO3，經過濾干燥后得到固體Li2CO3。本實施例對錳的回收率為92％，MnSO4和MnCO3的純度分別為92％和94％；對鋰的回收率為87％，鋰的純度為95％。
實施例2將300克鋰錳氧化物粉碎至過100目標準篩，加入20mL蒸餾水與70克碳粉并使物料混合均勻，在攪拌下加入250mL濃硫酸，加熱至沸騰使反應充分進行，進一步加熱蒸發至干，然后置于高溫焙燒爐中在450℃下焙燒至呈灰白色，取出用80℃的熱水浸取60分鐘，待冷卻后過濾，得到含有MnSO4和Li2SO4的濾液。將濾液加熱至80℃以上進行濃縮結晶，并趁熱抽濾得到硫酸錳晶體。在剩余母液中加入0.1mol/L的NaHCO3試劑使錳進一步沉淀，煮沸后冷卻過濾制得固體MnCO3。在濾液中加入12mol/L的NaOH調節pH至大于12后，再加入飽和的NaCO3溶液使鋰沉淀為Li2CO3，經過濾干燥后得到固體Li2CO3。本實施例對錳的回收率為95％，MnSO4和MnCO3的純度分別為95％和96％；對鋰的回收率為90％，鋰的純度為96％。
權利要求
1.一種從鋰錳氧化物中分離回收錳和鋰的方法，其特征是按下述步驟進行(1)將鋰錳氧化物粉碎過40目篩，加入碳粉并混合均勻，在攪拌下加入濃硫酸，加熱分解；(2)分解物用熱水進行浸泡，待冷卻后過濾，得到含有MnSO4和Li2SO4的濾液，濾液加熱濃縮結晶得到硫酸錳晶體；(3)向步驟(2)分離結晶后的殘余母液中加入NaHCO3，煮沸后冷卻，過濾制得MnCO3固體；(4)步驟(3)得到的濾液用NaOH調節pH至大于12后，加入飽和Na2CO3溶液使鋰沉淀、經過濾、干燥得Li2CO3固體。
2.如權利要求1所述的方法，其特征是鋰錳氧化物∶碳粉∶濃硫酸＝1.0∶0.05～0.8∶1.2～2.0(重量比)。
3.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的加熱分解方法是；將鋰錳氧化物與碳粉和濃硫酸混合物加熱使其充分反應后，進一步加熱蒸發至干，然后置于高溫爐中在400℃～600℃下焙燒至呈灰白色。
全文摘要
一種從鋰錳氧化物中分離回收鋰和錳的方法，該方法將鋰錳氧化物粉碎后，加入碳粉混合，在攪拌下加入濃硫酸反應。物料重量比為鋰錳氧化物∶碳粉∶濃硫酸＝1.0∶0.05～0.8∶1.2～2.0。加熱使其充分反應后，進一步加熱蒸發至干，然后于爐中在400℃～600℃下焙燒至呈灰白色，取出用熱水浸取，待冷卻后過濾，得到含有MnSO
文檔編號C22B3/00GK1560288SQ20041001280
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月3日 優先權日2004年3月3日
發明者雷家珩, 郭麗萍, 陳永熙, 童輝, 杜小弟 申請人:武漢理工大學