一種錳離子連續沉淀工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種錳離子連續沉淀工藝及裝置，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加入到第一個緩沖罐中，之后第一個緩沖罐中的液面到達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入離心機中，將產品進行洗滌、抽干，得到最終產品。通過連續穩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速度和反應后液體的流出速度，保證產品的結晶速度不因酸度的變化或者反應速度的變化而受到影響，從而穩定地、連續地生產出碳酸錳。
【專利說明】一種錳離子連續沉淀工藝及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種錳離子連續沉淀工藝及裝置。
【背景技術】
[0002]碳酸錳是一種重要的化工產品，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二氧化錳、錳酸鋰及其它錳鹽的原料。也用于醫藥、機械零件和磷化處理等方面。國內現有的生產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器內反應，得到的產品碳酸錳振實密度低，振實密度只有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要求，也不適合用于制備高質量的化學二氧化錳。資料報道有采用氨基甲酸銨法生產重質碳酸錳，即用天然錳礦，加氨和二氧化碳浸出并水解為碳酸錳，該方法生產的碳酸錳雖振實密度較普通碳酸錳有大幅度提高，但仍達不到2.4g/cm3,并且氨浸過程中物料控制嚴格，反應條件苛刻，要求密閉加壓，對設備材質要求高，生產成本相應較高。
[0003]氯化錳或硫酸錳與碳酸氫銨的反應是一個復分解沉淀反應，反應速度極快。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、溫度等條件生產出合格的產品。但是其間歇式生產中，沉淀初期與終期的溫度的升降，不僅浪費能源與消耗時間，而且生產效率低下。況且反應器瞬間的反應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，結晶成核速度快，晶體成核速度大于生長速度，易生成質地 疏松的低比重碳酸錳產品；當氯化錳或硫酸錳溶液的PH值較低時，沉淀反應的成核速度降低，有利于晶體生長，易生成質地致密的重質碳酸錳產品。碳酸錳沉淀反應時間對碳酸錳振實密度的影響也很大，反應新生成的細小顆粒不斷沉積在晶核的表面或填充在晶核的內部孔隙中，因此延長反應時間有利于晶體的長大，生成致密的碳酸錳結晶。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是:提供一種錳離子連續沉淀工藝及裝置，能穩定地、連續地、高品質地生產碳酸錳。
[0005]為實現以上目的，本發明提供一種錳離子連續沉淀工藝，包括二個或二個以上的串聯的等體積緩沖罐，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入離心機中，將產品進行洗滌、抽干，得到最終產品。
[0006]進一步地，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量濃度為15~25%，緩沖罐內反應溫度為30~60°C，緩沖罐內均設有攪拌裝置，攪拌轉速為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]進一步地，在上述條件的基礎上，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，緩沖罐內攪拌裝置的攪拌轉速均為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]進一步地，本發明還包括一種為實現上述的錳離子連續沉淀工藝的裝置，包括兩個儲料箱、離心裝置和至少兩個緩沖罐，緩沖罐底部均設有下出口，上部均設有上出口，緩沖罐的上出口通過管道串聯起來并連通；兩個儲料箱底部的出口接入第一個緩沖罐中；緩沖罐中均設有攪拌裝置。
[0009]本發明提供了一種錳離子連續沉淀工藝及裝置，通過連續穩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速度和反應后液體的流出速度，保證產品的結晶速度不因酸度的變化或者反應速度的變化而受到影響，不需要間歇，能實現對反應的良好控制，從而穩定地、連續地、高品質地生產出碳酸錳，具有很好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本發明的裝置結構示意圖。
[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。
【具體實施方式】
[0013]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0014]本發明提供一種錳離子連續沉淀工藝，包括二個或二個以上的串聯的等體積緩沖罐，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入離心機中，將產品進行洗滌、抽干，得到最終產品。進一步地，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 ;碳酸氫銨溶液的質量濃度為15~25%，緩沖罐內反應溫度為30~60°C，緩沖罐內均設有攪拌裝置，攪拌轉速為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。進一步地，在上述條件的基礎上，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，緩沖罐內攪拌裝置的攪拌轉速均為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]錳離子連續沉淀工藝實施例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,碳酸氫銨溶液質量濃度為20%，在緩沖罐中加入500L純水當底料，溫度40°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料閥門，連續加料沉淀，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 ,振實密度:2.lg/cm3。
[0016]錳離子連續沉淀工藝實施例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,碳酸氫銨溶液質量濃度為20%，在緩沖罐中加入500L純水當底料，溫度40°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料閥門，連續加料沉淀，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 ,振實密度:1.9g/ cm3。
[0017]錳離子連續沉淀工藝實施例3:
優選地，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，碳酸氫銨溶液質量濃度為15%，在緩沖罐中加入500L純水當底料，溫度45°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料閥門，連續加料沉淀，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 ,振實密度:2.2g/ cm3。
[0018]本發明還包括一種為實現上述的錳離子連續沉淀工藝的裝置，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底部均設有下出口 3，上部均設有上出口 4，緩沖罐2的上出口 4通過管道串聯起來并連通；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中均設有攪拌裝置5。
[0019]本發明提供一種錳離子連續沉淀工藝及其制備裝置，通過連續穩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速度和反應后液體的流出速度，保證產品的結晶速度不因酸度的變化或者反應速度的變化而受到影響，不需要間歇，能實現對反應的良好控制，從而穩定地、連續地、高品質地生產出碳酸錳，具有很好的技術效果。
[0020]需要說明的是，在本文中，術語“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、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0021]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換， 并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種錳離子連續沉淀工藝，其特征在于:包括二個或二個以上的串聯的等體積緩沖罐，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入離心機中，將產品進行洗滌、抽干，得到最終廣品。
2.如權利要求1所述的錳離子連續沉淀工藝，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量濃度為15~25%，緩沖罐內反應溫度為30~60°C，緩沖罐內均設有攪拌裝置，攪拌轉速為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.如權利要求2所述的錳離子連續沉淀工藝，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，緩沖罐內攪拌裝置的攪拌轉速均為600r/min，氯化錳或硫酸錳料液在緩沖罐中停留時間為I小時。
4.一種為實現權利要求廣3中任一項所述的錳離子連續沉淀工藝的裝置，其特征在于:包括兩個儲料箱、離心裝置和至少兩個緩沖罐，緩沖罐底部均設有下出口，上部均設有上出口，緩沖罐的上出口通過管道串聯起來并連通；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 優先權日:2013年12月2日
【發明者】周成鋼, 王繼鋒, 董海 申請人:西安邁克森新材料有限公司