1.一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于,为以下步骤:
(1)预处理,废旧锌锰电池经过破碎后,破碎至物料粒径为0.1-1mm,将物料用风选和静电分选一体化设备中进行分选,将得到的黑色粉末物料加入纯水浆化,将浆化料加入氢氧化钠溶液,在密封的反应釜内90-95℃反应3-4小时,同时设置一个排气管,排气管插入到纯水中得到氨水溶液,反应完毕,过滤并洗涤,得到第一滤液和第一滤渣;
(2)净化,将第一滤渣加入酸溶液,同时加入粗制锰粉,维持溶液的pH为0.5-1.5,在70-
85℃反应5-6小时,再继续加入粗制锰粉,调节溶液的pH5.5-6,然后通入空气,将亚铁离子完全氧化成三价铁并沉淀,然后过滤,得到第二滤液和第二滤渣,将第二滤液回调pH在2-
2.5,加入硫化铵,在45-65℃反应2-3小时,加入硫化铵的摩尔数为第二滤液中Cu2+、Co2+、Ni2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+总摩尔数的1.1-1.25倍,然后过滤,得到第三滤液和第三滤渣,将第三滤液与氨水皂化后的P507萃取剂混合,经过5-7级逆流萃取,5-7级逆流洗涤,5-7级一次逆流反萃,4-6级二次逆流反萃和1-2级逆流水洗,得到萃余液、一次反萃液和二次反萃液,第三滤液、氨水皂化后的P507萃取剂、洗涤液、一次反萃液、二次反萃液、洗水的体积流量比0.5-
0.65:1:0.1-0.15:0.05-0.1:0.1-0.15:0.2-0.25,洗涤采用0.5-1mol/L的盐酸,一次反萃液为1-1.5mol/L的盐酸,二次反萃液为1.5-2mol/L的盐酸,将一次反萃液加入重金属捕捉剂,在pH2.5-3.5下反应2-3小时,维持温度为30-40℃,过滤,将滤液加入氟化铵,在90-95℃反应2-3小时,使得滤液中的钙镁离子低于5mg/L,过滤,得到纯净的锰溶液;
(3)配制二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸皂化液,将二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸皂化液与纯净的锰溶液进行10-12级逆流萃取和8-10级逆流酸溶液洗涤和4-5级逆流纯水洗涤,得到水洗后的有机相;
(4)将步骤(3)水洗后的有机相加入1-溴-2-甲基丙烷,在温度为40-50℃混合搅拌0.5-
1小时,然后静置同时外加超声波进行分层,取上层有机相,在450-500℃焙烧2-3小时,同时加入催化剂,焙烧过程通入CO2和O2的混合气体,维持混合气体中CO2和O2的体积比为2-2.5:
1,物料由液体完全变成黑色固体后,继续反应0.5-3小时后,停止反应,冷却后得到高纯碳包覆磷酸锰。
2.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:风选和静电分选一体化设备包括螺旋下料机,所述螺旋下料机与料仓连接,料仓内设置有至少一层导磁网,导磁网的孔径为1-1.5mm,所述导磁网与电磁铁连接,料仓的的中部一侧设置有静电发生器,静电发生器的下方设置有第一出料口,料仓的的下部一侧出风口,出风口的下方设置有第二出料口,料仓的底部设置有第三出料口。
3.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:所述步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为2-3mol/L,黑色粉末物料与氢氧化钠的质量比为1:
0.5-0.6,第一滤液加入硫酸调节溶液的pH为7.5-8,得到氢氧化锌的沉淀,过滤,加入硫酸溶解,浓缩结晶得到硫酸锌晶体。
4.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:所述步骤(2)中,第二滤渣返回与第一滤渣混合继续酸溶,粗制锰粉与第一滤渣中二氧化锰的质量比为1:0.7-0.8,氨水皂化后的P507萃取剂的制备方法为,将P507萃取剂与260#溶剂油混合均匀,P507萃取剂的浓度为0.5-0.6mol/L,然后加入氨水混合反应,在常温下混合反应
0.5-1小时,静置分层,有机相即为氨水皂化后的P507萃取剂,P507萃取剂与氨水的摩尔比为1:1.6-1.8,重金属捕捉剂为有机硫化合物,重金属捕捉剂加入量为一次反萃液中Cu2+、Co2+、Ni2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+总质量的2-3倍,最终得到纯净的锰溶液中[Mn]为0.7-0.75mol/L,Zn<5mg/L,Ca/Mg<5mg/L,其他金属离子含量均小于2mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:所述步骤(2)中萃取过程取样测量萃余液,控制萃余液中的Mn2+在5-10mg/L,当锰离子含量<
5mg/L时,增加第三滤液的流量,当锰离子含量>10mg/L时,降低第三滤液的流量。
6.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:所述步骤(3)中二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸皂化液的配制方法为,将二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸与260#溶剂油混合均匀,二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸的浓度为0.5-0.6mol/L,然后加入氨水混合反应,在常温下混合反应0.5-1小时,静置分层,有机相即为二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸皂化液,二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸与氨水的摩尔比为1:1.6-1.8,萃取过程中,有机相、水相、酸溶液和纯水的体积流量比为4:1-1.5:0.2-0.4:0.5-1,酸溶液为0.5-0.8mol/l的盐酸溶液,搅拌速度为200-300r/min,混合时间2-5min,澄清时间为30-35min,萃余液中的锰离子含量控制在50-100mg/L,酸溶液洗涤的洗涤水并入水相一起进行萃取。
7.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:所述步骤(4)中水洗后的有机相与1-溴-2-甲基丙烷的体积比为1:3-5,分层后得到的下层有机相经过蒸馏后将1-溴-2-甲基丙烷与260#溶剂油分离。
8.根据权利要求1所述的一种废旧锌锰电池制备碳包覆磷酸锰的方法,其特征在于:所述步骤(4)中的催化剂为硝酸、高氯酸、次氯酸中的一种,催化剂与上层有机相的摩尔比为
1:3-5,压力为1-3MPa。