原位氧化锰在硫酸锰溶液中的行为及其去除重金属的调控机制研究

High purity manganese series material is an important raw material of battery, its purity is directly related to the battery specific capacity and the number of charge and discharge. In the production, the methods of sulfide precipitation, adsorption coprecipitation and multiple crystallization are mainly used to purify the manganese sulphate solution. The processes are complicated, the energy consumption is large and the adaptability of the raw material is poor. This project proposes an easy-to-use, non-polluting, low-cost method for adsorption and exchange of in situ generated manganese oxides, in order to solve the process of preparing high purity manganese sulfate solution problem of deep purification of heavy metals. Project intends to adopt laser granulometer, IR, XRD, SEM and TEM, and other advanced detection means.Through studying the structure morphology、particle size, the nature of the solution, manganese oxide, oxidant and reaction conditions, its behavior is clarified in the manganese sulfate solution, correlation factor and the relationship between the heavy metal removal rate ia quantified, reaction mechanism and kinetic behavior are explored. On the basis of the foregoing research, the preparation conditions were controlled, the accurate control mechanism was obtained, and the technical scheme for the removal of heavy metal impurities in the solution of manganese sulfate was formed. Project results is of great significance to solve the high purity manganese sulfate in the production of heavy metal ions removal problem, expand the industry for the adaptability of low grade ore, promote the development of high purity manganese series materials, improve the technical theory.

高纯锰系材料是重要的电池原材料，其纯度直接关系到电池比容量及充放电次数等关键性能。生产中主要采用硫化物沉淀、吸附共沉淀、多重结晶等方法对硫酸锰溶液深度净化，程序繁杂严苛、物耗能耗大，原料适应性差。本项目提出操作简单、无污染、低成本的原位生成锰氧化物吸附交换除杂的方法，以解决高纯硫酸锰溶液制备过程中重金属深度净化的难题。项目拟采用激光粒度仪、IR、XRD、SEM和TEM等先进检测手段，通过对锰氧化物结构形貌及粒度、溶液性质、氧化剂、反应条件等研究，阐明其在硫酸锰溶液中的行为，量化相关因子与重金属去除率之间的关系；探索反应机理及动力学行为。在前述研究的基础上，控制制备条件，获得准确的调控机制，形成原位新生锰氧化物去除硫酸锰溶液中重金属杂质的技术方案。项目成果对于解决高纯硫酸锰生产中重金属离子去除难题，扩大行业对于低品位矿的适应性，促进高纯锰系材料发展、完善技术理论具有重要意义。

高纯锰系材料是重要的电池原材料，其纯度直接关系到电池比容量及充放电次数等关键性能。目前主要采用硫化物沉淀、吸附共沉淀、多重结晶等多步联合法对硫酸锰溶液深度净化，程序繁杂严苛、物耗能耗大，原料适应性差。本项目提出操作简单、无污染、低成本的原位生成锰氧化物吸附交换除杂的方法，以解决高纯硫酸锰溶液制备过程中重金属深度净化的难题。. 项目开展了二氧化锰深度净化硫酸锰溶液中钼的行为及机理研究，掌握了不同类型二氧化锰在硫酸锰溶液中除钼的效能差异及主要机理，明确了原位新生二氧化锰的吸附性能优势。获得了新生二氧化锰α型-MnO2在硫酸锰溶液中除钼的最佳工艺条件，探明了二氧化锰深度净化硫酸锰溶液中钼的机理，开展了硫酸锰溶液中二氧化锰除钼过程热力学及动力学研究，建立了动力学模型方程，揭示了影响吸附反应速率的控制性环节，提出了利用新生二氧化锰净化硫酸锰溶液中重金属杂质钼的新方法。. 项目开展了过氧化氢氧化法及臭氧氧化法制备原位新生锰氧化物调控机制及吸附重金属机理研究。通过研究探明了主要制备条件对锰氧化物物相、形貌及理化性能的影响机制，建立了过氧化氢原位氧化法可控制备高吸附性锰氧化物的方法，探明了主要条件对新生二氧化锰去除硫酸锰中Co、Ni的影响规律，初步揭示了吸附净化机理。. 项目开展了二氧化锰吸附硫酸锰溶液中二价重金属离子的行为机理研究。开展了硫酸锰溶液中Co2+、Ni2+的吸附模型研究，探明了硫酸锰溶液中离子形态随pH的变化关系，揭示了二氧化锰吸附硫酸锰溶液中Co2+、Ni2+的调控机制和吸附净化过程中各条件对净化过程的影响机理，提出了利用δ型新生二氧化锰净化硫酸锰溶液中二价重金属离子的新方法。. 项目研究丰富了液相法可控制备二氧化锰、四氧化三锰及锰氧化在高浓硫酸盐溶液中吸附重金属的理论，研究成果已替代部分传统净化工艺应用于电解二氧化锰、高纯硫酸锰等高纯锰系材料生产。