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                一種ζ磷酸錳的制備方法與卐流程

                文檔序號:18178969發布日期:2019-07-13 10:39
                本發明涉及一種磷酸錳的制能力了備方法,屬於鋰電池新能源材料領域。
                背景技術
                :磷酸錳是一種分子式為Mn3(PO4)2.3H2O。其應用於制藥工業和玻璃、陶瓷工業,隨著鋰電池材料的發展,磷酸錳鋰正極材料受到大家的重視,磷酸錳鋰(lithiummanganese(II)phosphate),化學式:LiMnPO4,是一種天然礦物或者人工合成的三元鋰電池電極材料。該物質具有橄欖石狀的晶體結構,導致其作為電極材料時物理化學性質穩定。且磷酸錳鋰具有171mAh/g的比容量以及4.1V左右的放電平臺(vsLi/Li+)這也使得磷酸』錳鋰成為了新一代鋰離子動力電池的理想材料。磷酸錳鋰的實驗室常見制備方法主要有固相法和液相法。固相法采用固態ぷ的鋰鹽、錳鹽和磷酸鹽球磨混合並在保護氣的氛圍下高溫灼燒。液相法又分為多元醇法、溶膠凝膠法和水熱法※,液相法合成磷酸錳鋰形貌和純度更容易控制,但是也存在著晶化不完全的問題,常常需要進一步退火灼燒。而采︾用磷酸錳作為前驅體,可以避免在燒結爐發生氧化還原反應,使得晶體結兩人一聽構,所以磷酸錳的晶體結構、粒度分布、一次粒徑大小對磷酸錳√鋰有至關重要的影響。技術實現要素:有鑒於此,本發明提供了卻不得不卻防備一種磷酸錳的制備方法,工藝簡單,成本低,得到的磷酸錳粒度分布均勻,結晶度好,一次粒徑小且生長』密實」,振實密度高。本發明通過以下技術手段解決上述技術問題:一種磷酸錳的制備方法,其⌒ 為以下步驟:(1)將錳鹽■加入純水,再加入白素很是訝異絡合劑和聚◣乙二醇4000,攪拌□溶解完全,得到錳▓溶液,將尿素和MAP加入純水,溶時候了解完全得到沈澱劑溶液敢勾引老子,將磷酸加入純水○稀釋得到磷都十分清楚透徹酸溶液;(2)將反應釜內加入底↘液,底液為氨水與磷酸的▆混合溶液,混合溶液╳的pH為2.5-3,然後♀升溫至溫度∴為90-95℃,開啟攪拌,使得ㄨ攪拌速度為200-300r/min,然後〗將錳溶液、沈澱ξ劑溶液和磷酸溶液並流加入到底液中,維持反應過⊙程的pH為2.5-3,反應∮溫度為90-95℃,上清液中△的錳離子含量為100-300mg/L,停留時〗間為7-10h,連續溢流出↑料;(3)將連續溢流出↑料在中轉罐陳化1-2h,同時采用冷卻盤管將連續≡溢流出料冷卻至溫度♀低於50℃,然後經過過▓濾、洗滌、烘幹、篩分〓和除鐵,得到磷酸々錳。所¤述錳鹽為電池級硫酸錳、氯化錳、硝酸錳或者醋酸錳中的至說道少一種,所述№絡合劑為DETA,得到的錳溶液中錳離☆子濃度為1-1.5mol/L,絡合劑★濃度為0.01-0.05mol/L,聚乙二醇4000的質量白素嗤嗤一笑分數為0.1-0.5%。所述沈澱劑溶液中↓的尿素的濃度為2-3mol/L,MAP的濃度為1-1.5mol/L。所述磷酸溶↓液的濃度為1-2mol/L。所述步驟(2)中加入的回答底液體積為反應釜容積的0.15-0.2倍。所述步驟(3)陳化過程維持攪拌速Ψ 度為150-200r/min,冷卻盤管內采用冷純水進行冷【卻,交換熱量@ 後的熱純水洗滌磷酸錳。篩分采用150-200目■超聲波振動篩,除鐵采用電㊣磁除鐵器。所述步驟(3)過濾得到卐的母液加入氧化鈣,調節溶◥液的pH為8-8.5,然後過濾,得到的濾液經過濃≡縮結晶得到氮肥,得到的沈澱渣加入硫▼酸,升溫至』溫度為50-70℃,然後過濾,得到硫酸鈣↑渣與含磷酸溶液,含磷酸溶液加①入TBP萃取後,純水反萃,得到磷酸溶液,返回步驟(1)使用。本發明¤采用控制結晶沈澱法來制備磷酸錳,通過EDTA與錳的絡合,同時加入聚乙二醇4000,可以起到@絡合和分散的作用,然後配制尿素與MAP的混合溶液,尿素有兩●個作用,即可以起到絡合作用,同時在高卐溫下,尿素可以分解得到二氧化碳和氨,氨極易溶解於水,而二氧◥化碳會從溶液中逸散出來,從而使得尿素具有了控制沈澱結晶的控制沈澱劑,同時╳加入磷酸,起到了※調節和穩定溶液pH的作用。本發明通過連續法來生產磷酸錳,通過控制並維持過程的穩態,過程pH為2.5-3,反應溫︽度為90-95℃,上清液中的錳離子含█量為100-300mg/L,停留嬌呼聲時間為√7-10h,可以得其實他這是動用水真氣隱遁在水中到粒度分布均勻,結晶度好,一次粒徑小且生長密實,振實密度高的產◣品。連續法生產磷酸錳,生產效那我們現在要做什麽呢率高,可以實現自動化加料,人工少。且本發⊙明可以實現廢水中磷酸根和銨根的回收,步驟(3)過濾得到的母液◎加入氧化鈣,調節▂溶液的pH為8-8.5,然後過濾,得到的濾液什麽也沒有經過濃縮結晶得到氮肥,得到的沈澱渣〓加入硫酸,升溫至溫♀度為50-70℃,然後過濾,得到硫酸鈣渣與含磷酸▓溶液,含磷酸溶液ㄨ加入TBP萃取後,純水反萃,得到磷酸溶液,返回步驟(1)使用,具體發生如下反應:2PO43-+3Ca2+----Ca3(PO4)2Ca3(PO4)2+3H2SO4----3CaSO4↓+2H3PO4得到的含磷酸溶液除了磷酸,還有硫酸、鈣離子←等雜質,通過萃取分離,得到純度高的磷閃身到了別墅大門酸,返回使用。本發明的有〇益效果是:工藝簡單,成本低,得到的磷酸錳粒度分布均勻,結晶度好,一次粒徑小且生長密實,振實密度高。具體實施方式以下將結合具↘體實施例對本發明進行詳細】說明,本實施例的一種磷酸錳的制備方法,其為◤以下步驟:(1)將錳№鹽加入純水,再加入ξ 絡合劑和聚乙二醇4000,攪拌溶〓解完全,得到錳㊣ 溶液,將尿素和MAP加入純水,溶解完全得到沈澱劑溶液,將磷酸加入純水○稀釋得到磷酸溶液;(2)將反卻不是冰姍開應釜內加入底液,底液為氨水與磷酸的混合溶■液,混合溶液的pH為2.5-3,然後升→溫至溫度為90-95℃,開啟攪拌,使得攪■拌速度為200-300r/min,然▽後將錳溶液、沈澱劑溶液和磷酸溶液並流加入到底液中,維持反◥應過程的pH為2.5-3,反應溫︽度為90-95℃,上清液中的←錳離子含量為100-300mg/L,停留時間為7-10h,連續溢流Ψ 出料;(3)將連續溢流╲出料在中轉〖罐陳化1-2h,同時采用冷卻盤管將連續溢流出料冷卻至溫度進行了一番交談低於50℃,然後經過過濾、洗滌、烘幹、篩∑分和除鐵,得↑到磷酸錳。所述錳鹽為電池級硫酸錳突然、氯化錳、硝酸錳或者醋酸錳中的至少一種,所述絡▃合劑為DETA,得到的錳溶♂液中錳離子濃度為1-1.5mol/L,絡又轉身向著剛才被自己踹了一腳合劑濃度為0.01-0.05mol/L,聚乙二醇4000的質量分數為0.1-0.5%。所述沈澱劑溶液中的尿△素的濃度為2-3mol/L,MAP的濃度為1-1.5mol/L。所述磷酸溶液的◥濃度為1-2mol/L。所述步驟(2)中加入的底液體積為反應釜容積的0.15-0.2倍。所述步驟(3)陳化過程維持攪拌速度︻為150-200r/min,冷卻盤管內采用冷純水進行▲冷卻,交▅換熱量後的熱純水洗滌磷酸錳。篩分采用150-200目■超聲波振動篩,除鐵采用電上面磁除鐵器。所述步驟(3)過濾得∞到的母液加入氧化鈣,調節溶◥液的pH為8-8.5,然後過濾,得到的濾液經過濃縮結晶得到朱俊州氮肥,得到的沈澱渣加入硫酸,升溫至¤溫度為50-70℃,然後過濾,得到硫酸鈣渣與含磷酸溶液,含磷酸溶液加入TBP萃取後,純水反萃,得到磷酸溶液,返回步驟(1)使用。實施例1一種磷酸錳的制備方法,其為【以下步驟:(1)將電池級氯化錳加入純水,再加入絡合劑DETA和聚乙二醇4000,攪拌溶解】完全,得到錳㊣溶液,將尿素和MAP加入純水,溶解完全得到沈澱劑溶液,將磷酸加入純〓水稀釋得到磷酸溶液,得到的錳溶液∩中錳離子濃度為1.3mol/L,絡合劑濃度為曼斯0.04mol/L,聚乙二醇4000的質量分數為0.3%。所述沈澱劑溶液中的尿素︽的濃度為2.4mol/L,MAP的濃度為1.3mol/L。所述磷酸溶液的『濃度為1.5mol/L。(2)將反應釜內加入底液,底液為氨水與磷酸的混◇合溶液,混合溶液的pH為2.8,然後◥升溫至溫☆度為93℃,開啟攪拌,使得攪拌速度∏為250r/min,然後將錳溶液、沈澱劑溶液和磷酸溶液並流加入到底液中,維持※反應過程的pH為2.8,反應溫度為93℃,上清都以為他是好色成性液中的錳離子含量為180mg/L,停留時間為8h,連續溢流出料;所述步驟(2)中加入的底液體積為反應釜容積的0.18倍;將底液調配好之後,取樣檢測,結果如下:項目pH/25℃NH4+PO43-CaNaMg數值2.80.11mol/L0.04mol/L2.7ppm8.9ppm1.6ppm溢流出來的物料,固含量為12.5%,取樣測粒徑】,結果如下:激光粒度DminD10D50D90Dmax數據1.48μm3.19μm4.52μm5.91μm6.87μm同時過濾取樣測上清液,檢測數據如下:項目MnpH/25℃NH4+PO43-CaCl-數值180mg/L2.80.21mol/L0.02mol/L4.6ppm0.21mol/LMgNaNiCoCuZnCd2.1ppm9.2ppm2.8ppm1.9ppm0.3ppm5.9ppm6.1ppmAlCrPbFeTi硫酸根0.9ppm1.3ppm1.2ppm6.1ppm1.6ppm39.9ppm(3)將連續溢流出料在〒中轉罐陳化2h,同時采用冷卻盤管將連續溢流出料冷卻至溫度低於50℃,然後經過過濾、洗滌、烘幹、篩分和除◣鐵,得到磷酸錳。所述步驟(3)陳化過程維持攪拌速度為180r/min,冷卻盤管內采用冷純到來破壞了水進行冷卻,交換熱量後的熱純水洗滌♂磷酸錳。篩分采用150目超聲波在這種場合殺人振動篩,除鐵采用電磁對女鬼說道除鐵器。得↘到磷酸錳的數據如下:所述步驟(3)過濾得到的∏母液加入氧化鈣,調節∮溶液的pH為8.4,然後過濾,得到的濾液經過濃縮結晶得到氮肥,得到的沈澱渣加入硫酸,升溫至最後順利地將歹徒擒拿出來溫度為65℃,然後過濾,得到硫酸鈣渣與含磷酸溶液,含磷酸溶液加入TBP萃取後,純水反萃,得到磷酸溶液,返回步驟(1)使用。實施例2一種磷酸錳的制備方法,其為◤以下步驟㊣:(1)將錳鹽加入純水親王所乾,再他趕緊停止了說話加入絡合劑和聚乙二醇4000,攪拌溶解完全,得到錳溶液,將尿素和MAP加入純水,溶解完全得到沈澱劑溶液,將磷酸第214 斃敵(一)加入純水稀釋得到磷酸溶液;(2)將反應釜內加入底液,底液為氨水與磷酸的退卻混合溶液,混合溶液的pH為2.7,然後升溫不好至溫度為90℃,開啟攪拌,使ζ 得攪拌速度為280r/min,然後將錳溶液、沈澱劑溶液和磷酸溶液並流加入到底液中,維持反應過程多半是死路一條的pH為2.7,反應溫度為90℃,上清液中的錳離子含量為250mg/L,停留時間為9h,連續溢流出料;(3)將連續溢流出料在中轉罐陳〗化1.5h,同時采用冷卻盤管將連續溢流出料冷卻至溫度低於50℃,然後經過過濾、洗滌、烘幹、篩分和●除鐵,得到磷酸錳。所述錳鹽為電池級硫酸錳,所述絡合劑為DETA,得到的錳溶液中錳離子濃度為1.4mol/L,絡合劑濃度為0.035mol/L,聚乙二醇4000的質量分數為0.4%。所述沈澱劑溶液中的尿素的濃度為2.8mol/L,MAP的濃度為1.45mol/L。所述磷酸溶液的∩濃度為←1.8mol/L。所述步驟(2)中加入的底液體積為反應釜容積的0.16倍。所述步驟(3)陳化過程維持攪拌速度為185r/min,冷卻盤管內采用冷純水進行冷卻,交換熱量後的熱純水洗滌磷酸錳。篩分采用200目超聲波振動篩,除鐵采用電磁除鐵器。所述步驟(3)過濾得到的母液加入氧化鈣,調節☆溶液的pH為8.4,然後過濾,得到的濾液經過濃縮結晶得到氮肥,得到的沈澱渣加入硫酸,升溫至溫度為65℃,然後過濾,得到硫酸鈣渣與含磷酸溶液,含磷酸溶液加入TBP萃取後,純水反萃,得到磷酸溶液,返回步驟(1)使用。得ξ 到磷酸錳的數據如下:指標Mn水分D10D50D90數值40.29%0.43%3.45μm4.59μm5.69μmFeCdCoPbCaNa4.6ppm1.4ppm7.9ppm1.9ppm18.5ppm8.8ppmNiMgZnCrAlTi12.1ppm23.7ppm6.1ppm14.9ppm1.2ppm1.2ppm振實密度硫酸根氯離子①BET磁性異物一次粒徑1.89g/mL46.8ppm11.9ppm5.3m2/g0.39ppm42nm實施例3一種磷酸錳的制備方法,其為以下步驟:(1)將錳鹽加入純水,再加入絡合劑和聚乙二醇4000,攪拌溶解完全,得到錳溶液,將尿素和MAP加入純水,溶解完全得到沈澱劑溶液,將磷酸加入純水稀釋得到磷酸溶液;(2)將反應釜內加入底液,底液為氨水與磷酸的混合溶液,混合溶液的pH為3,然後升溫至溫度為95℃,開啟攪拌,使得攪拌說出來速度為260r/min,然後將錳溶液、沈澱劑溶液和磷酸溶液並流加入到底液中,維持反應過程的pH為3,反應溫度為95℃,上清液中的錳離子含量為135mg/L,停留時間為9h,連續溢流出料;(3)將連續溢流出料在中轉』罐陳化1.8h,同時采用冷卻盤管將連續溢流出料冷卻至溫度低於50℃,然後經過過濾、洗滌、烘幹、篩分和第77 交代除鐵,得到磷酸錳。所述錳鹽為電池級醋酸錳,所述絡合劑為DETA,得到的錳溶液中錳離子濃度為1.5mol/L,絡合劑濃度為0.05mol/L,聚乙二醇4000的質量分數為0.25%。所述沈澱劑溶液中的尿素的濃度為2.8mol/L,MAP的濃度為1.2mol/L。所述磷酸溶液的濃度為2mol/L。所述步驟(2)中加入的底液體積為反應釜容積的0.16倍。所述步驟(3)陳化過程維持攪拌速度為165r/min,冷卻盤管內采用冷純水進行冷卻,交換熱量後的熱純水洗滌磷酸錳。篩分采用150目超聲波振動篩,除鐵采用電磁除鐵器。所述步驟(3)過濾得到的母液加入氧化鈣,調節溶液的pH為8.3,然後過濾,得到的濾液經過濃縮結晶得到氮肥,得到的沈澱渣加入硫酸,升溫至溫度為65℃,然後過濾,得到硫酸鈣渣與含磷酸溶液,含磷酸溶液加入TBP萃取後,純水反萃,得到磷酸溶液,返回步驟(1)使用。得到磷酸錳的ξ數據如下:指標Mn水分D10D50D90數值40.17%0.38%3.37μm4.45μm5.73μmFeCdCoPbCaNa4.3ppm1.3ppm8.5ppm3.3ppm19.9ppm8.1ppmNiMgZnCrAlTi12.7ppm23.1ppm5.7ppm13.1ppm1.7ppm1.2ppm振實密度硫酸根氯離子BET磁性異物一次粒徑1.78g/mL14.7ppm10.3ppm5.7m2/g0.32ppm45nm最後說明的是,以上實施例▆僅用以說明本發明的技術方案∩而非限制,盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理〇解,可以對本發明的技術方案進行修改或者你先護送蒼小姐到大廈外面等同替換,而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍,其均應涵蓋在本發明的權♀利要求範▲圍當中。當前第1頁1 2 3 
                再多了解一些◥
                當前第1頁1 2 3 
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