无皂化溶剂萃取法制备电池级一水硫酸锰：基于低品位碳酸锰矿的可持续工艺开发及其生命周期评估

本文推荐一种利用新型萃取剂α-羟基-2-乙基己基次膦酸（α-H-2-EHA）从低品位碳酸锰矿（LGM）中无皂化萃取回收Mn2+的创新工艺。该法实现Mn回收率99.68%，Mn2+/Mg2+分离因子高，碱耗低，萃取剂可循环使用。所得MnSO4·H2O纯度超99.9%，所制LiMn2O4电化学性能媲美商业电池级原料，为LGM资源化提供绿色可行路径。

　　

Highlight

化学品与原料

低品位碳酸锰矿（LGM）采自中国贵州省铜仁市。其主要元素组成为：O（40.10%）、Si（19.44%）、Mn（15.12%）、Al（6.738%）、Ca（4.988%）、Fe（3.157%）、K（2.276%）、Mg（1.23%）、S（1.34%）、Na（0.926%）、Zn（0.0126%）、Cu（0.005%）、Ni（0.005%）及其他。锰矿石中的锰主要以MnCO₃形式存在，伴生有SiO₂和CaMg(CO₃)₂等物质（图S1）。LGM样品密封于塑料自封袋中，于25°C暗处保存。

低品位碳酸锰矿浸出液的前处理

本研究采用H₂SO₄对LGM进行浸出，并优化工艺以实现锰的高效提取。确定的最佳条件为：浸出温度55°C、时间2小时、液固比（体积/质量）4:1、酸矿质量比0.9:1（图S2–S4）。特别地，采用Ca(OH)₂悬浮液调节pH至5，可实现Fe³⁺和Al³⁺的完全沉淀，而Mn²⁺则大部分保留在溶液中（图S5）。在此之后...

结论

本研究开发了一种新颖且可持续的方法，用于从LGM制备电池用MnSO₄·H₂O。主要结论如下：

1）确定了最佳浸出条件：酸矿比0.9:1、液固比4:1、55°C下浸出2小时，锰浸出率达99.13%。通过中和、硫化及溶剂萃取等一系列纯化步骤，有效去除了包括Fe、Al在内的杂质。