硫酸锰生产工艺

硫酸锰生产工艺硫酸锰生产工艺近10 年来,随着我国锰冶金及锰化工的飞速发展,对锰矿的需求量越来越大,高品位的锰矿日渐减少,锰矿的出厂价近年也在不断攀升, 给锰冶金及锰化工行业的生产成本控制提出了严峻挑战。我国的锰矿储量十分有限,而大部分是低品位的。低品位的菱锰矿已在电解锰及电解二氧化锰中得到广泛利用,低品位的软锰矿一直无法直接利用,只有通过选矿来提高品位,这样既提高了成本又浪费了资源。为克服传统法生产硫酸锰转化率低、能耗大、成本高, 且劳动强度大,对环境污染严重的缺点,充分利用我省低品...

硫酸锰生产工艺近10 年来,随着我国锰冶金及锰化工的飞速发展,对锰矿的需求量越来越大,高品位的锰矿日渐减少,锰矿的出厂价近年也在不断攀升, 给锰冶金及锰化工行业的生产成本控制提出了严峻挑战。我国的锰矿储量十分有限,而大部分是低品位的。低品位的菱锰矿已在电解锰及电解二氧化锰中得到广泛利用,低品位的软锰矿一直无法直接利用,只有通过选矿来提高品位,这样既提高了成本又浪费了资源。为克服传统法生产硫酸锰转化率低、能耗大、成本高, 且劳动强度大,对环境污染严重的缺点,充分利用我省低品位软锰矿,作者开展了两矿法浸出低品位软锰矿制硫酸锰及其下游产品的工艺研究。实验表明:该法原料来源广,工艺及设备简单,操作稳定,能耗低,生产成本低,具有广泛的实用性,显著的经济效益和社会效益。 1 基本原理两矿法浸出软锰矿制硫酸锰的研究较多, 但直接利用锰含量低于30 %的低品位软锰矿制备硫酸锰还未见报道。软锰矿中锰是以二氧化锰的形式存在的,不能被硫酸直接浸出,必需要有还原剂的存在,才能将Mn4 + 还原成Mn2 + 再与H2SO4 生成MnSO4 。还原剂有多种,如硫铁矿、硫酸亚铁、二氧化硫及其它还原剂。作者选用原料来源广,价格便宜,操作方便,还原效果好且便于大规模工业生产中使用的硫铁矿作还原剂,即两矿法。就是将软锰矿、硫铁矿、硫酸按一定比例混合,在一定条件下反应生成硫酸锰,然后再将同时被硫酸浸出的其它杂质除掉,得到硫酸锰。一般认为,两矿法的主反应方程式为: 15MnO2 + 2FeS2 + 14H2SO4 15MnSO4 + Fe2 (SO4) 3 + 14H2O 选定的硫酸锰生产工艺流程见图1 。 2 实验 2. 1 原料及规格软锰矿:本研究采用湖南省衡阳地区某矿未经选矿的低品位软锰矿,粒度为01150 mm , 其主要成分如下: MnO2 39181 % ,Mn 25117 % , Fe 7125 % , MgO 0174 % ,CaO 1718 %。硫铁矿: 采用湖南省某矿硫铁矿,粒度为 01150 mm ,其主要成分如下: S 3517 % , Fe 35186 % ,其中FeS?1414 % , FeS2?5711 % 硫酸:采用湖南省某厂93 %的冶炼回收酸 2. 2 实验研究实验以2 000 mL 的烧杯为反应器,带搅拌器。首先将一定量的水注入反应器,开启搅拌, 按一定比例准确加入软锰矿、硫酸,升温,然后慢慢加入硫铁矿粉。加热升温至95 ?左右,保温3,6 h ,反应完毕后加入除铁剂,待pH > 5 时,将反应料浆过滤,洗涤,洗水作下次浸取用, 得到的硫酸锰溶液加入除杂剂,在搅拌的条件下保持一定时间,然后过滤,滤液经静置后再过滤,以除去硫酸锰溶液中的杂质,干净的硫酸锰溶液可作为金属锰或二氧化锰、碳酸锰等下游产品的原料,也可浓缩结晶再干燥得到硫酸锰产品。 3 实验结果及讨论 3. 1 条件实验条件实验采用正交试验的方法进行,固定软锰矿、液固比及反应温度,选择硫铁矿用量、硫酸用量和反应时间作为3 个因子来设计正交试验,每个因子取3 个不同的水平,正交试验各因子的水平设计见表1 。表1 正交试验因子水平设计表水平因子 A ( FeS2 ,g) B (H2SO4 ,g) C(时间Ph) 1 A 1 B1 C1 2 A 2 B2 C2 3 A 3 B3 C3 正交试验方案及结果见表2 。表2 正交试验方案及结果序号 A B C 1 2 3 浸取率P% 1 A 1 B 1 C1 75. 5 2 A 1 B 2 C2 85. 2 3 A 1 B 3 C3 68. 6 4 A 2 B 1 C1 92. 7 5 A 2 B 2 C2 93. 5 6 A 2 B 3 C3 83. 2 7 A 3 B 1 C1 83. 7 8 A 3 B 2 C2 84. 3 9 A 3 B 3 C3 79. 4 K1 229. 3 251. 9 243. 0 K2 269. 4 263. 0 257. 3 K3 247. 4 231. 2 245. 8 K1 76. 4 84. 0 81. 0 K2 89. 8 87. 7 85. 8 K3 82. 5 77. 1 81. 9 R 13. 4 10. 6 4. 8 因子主次A > B > C 较优水平A 2 B 2 C2 从表2 看出, A 因子中, k2 = 8918 为最大, 说明A 因子中A 2 水平最好,同样, B 因子和C 因子中, B2 水平和C2 水平最好。因此, A 2 、 B2 、C2 为较优水平。由表中R 值看出,对浸出率影响的因子主次为A 因子最大, B 因子次之, C 因子较小。 3. 2 最优工艺条件验证根据正交试验结果, 选取因子中A 2 、B2 、 C2 为工艺条件,固定软锰矿用量,反应温度取 95 ?,液固比取5?1 ,进行循环试验,试验的其中3 组连续数据见表3 。表3 最优工艺条件循环试验结果序号项目软锰矿Pg 硫铁矿Pg 硫酸Pg 液固比温度P? 反应时间Ph 浸出率P% 1 200 S 110 5?1 95 4 93. 48 2 200 S 110 5?1 95 4 93. 60 3 200 S 110 5?1 95 4 92. 12

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