【摘 要】
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随着全球能源和资源的日益短缺,开发新能源和高效利用矿物资源成为当今世界的两大热点。本文将冶金、能源、材料等领域联系起来,提出了综合利用高锰酸钾废渣制备储能材料磷酸铁锂和锰酸锂的新思想,并对高锰酸钾废渣湿法冶金处理和材料制备的物理、化学过程及原理进行了研究。在常压硫酸环境下选择性浸出高锰酸钾废渣中的元素,在最优条件下,废渣中钙、硅等元素被留在滤渣中,几乎没有浸出;有价值元素在滤液中富集,铁浸出率在4
【基金项目】
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河北省自然科学基金-钢铁联合研究基金（E2014501143）；
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随着全球能源和资源的日益短缺,开发新能源和高效利用矿物资源成为当今世界的两大热点。本文将冶金、能源、材料等领域联系起来,提出了综合利用高锰酸钾废渣制备储能材料磷酸铁锂和锰酸锂的新思想,并对高锰酸钾废渣湿法冶金处理和材料制备的物理、化学过程及原理进行了研究。在常压硫酸环境下选择性浸出高锰酸钾废渣中的元素,在最优条件下,废渣中钙、硅等元素被留在滤渣中,几乎没有浸出;有价值元素在滤液中富集,铁浸出率在40%以上,锰元素浸出率在90%以上。在反应温度95℃、pH=2.5、反应时间10h的条件下,有79.8%的Fe转化为黄铵铁矾。将Mn以Mn3O4的形式从滤液中分离出来,搅拌时间1h,反应温度60℃的条件下除锰率可达97.47%,实现了滤液中有价元素的有效分离。以制得的黄铵铁矾为铁源,Li2CO3为锂源、有机糖类为碳源、NH4H2PO4为磷源,制备了 LiFePO4/C材料。得到了结晶良好,单一橄榄石结构的LiFePO4。探究了不同碳源,不同碳量对锂离子电池电化学性能的影响。以葡萄糖为碳源且碳与黄铵铁矾摩尔比1.3:1时,材料具有最优的电化学性能,在0.1C下首次放电比容量可以达到145 mAh/g。以制备的Mn3O4为锰源、Li2CO3为锂源高温煅烧制备了 LiMn2O4正极材料。通过正交实验,确定了最佳煅烧工艺:锂锰比为1.08:2,焙烧温度为800℃,焙烧时间为8h。该条件下制备的LiMn2O4在0.1C下的首次放电比容量为113 mAh/g。本方法将高锰酸钾废渣中的有价值元素浸出分离,制备成具有较高附加值的储能材料,为高锰酸钾生产企业产生的大量废渣提供了一条新的处理途径。
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