贫锰矿和废铁屑制备磷酸锰铁锂前驱体的研究

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随着较高品位锰矿的开采利用,其储量越来越少。大量的低品位锰矿由于选矿法无法提高其品位,目前尚未进行开采利用。本论文针对低品位锰矿难以开发利用的问题进行研究,以低品位锰矿和废铁屑为原料制备有发展前景的磷酸锰铁锂材料的前驱体,为处理低品位锰矿提供一种新的思路,主要对锰矿还原浸出过程、浸出液净化过程和共沉淀法制备前驱体的过程进行了研究,得到以下结果:(1)采用铁屑还原浸出锰矿、净化除杂和锰铁共沉淀的方法,可制备得到纯度较高的磷酸锰铁锂前驱体。铁屑和贫锰矿的价格低廉,常温浸出即可,整个过程无需锰铁分离和蒸发结晶过程,工艺流程简单,能耗较低。(2)浸出过程工艺条件为:酸料比0.6:1,粒度小于75μm的比例84.2%,液固比6:1,铁锰比1:1,时间100min,温度25℃,在此条件下,锰浸出率为95.30%。(3)采用传统的除杂方法,可除去溶液中的杂质。铁粉加入量为理论量的1.2倍,时间为90min,温度为70℃时,铜和铅的去除率分别为99.99%和88.40%。温度为70℃,时间为3h,pH值为4.5,絮凝剂加入量为溶液体积分数的2%时,铝的脱除率为93.50%。氟化锰的用量为理论用量的1.4倍,pH值为4.5,时间为2h,温度为80℃时,钙和镁的脱除率分别为95.83%和88.16%。(4)共沉淀过程工艺条件为:净化后液pH值为4.5,温度为60℃,时间为2h,搅拌速率为200r/min,草酸铵加入量为理论用量的1.1倍,加入方式为正加并加入聚乙二醇分散剂,在此条件下,锰和铁的沉淀率均为98%以上。(5)共沉淀产物制备的磷酸锰铁锂正极材料装配成的电池,循环性能较好,充放电平台明显,比容量还有待提高。
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