软锰矿还原新工艺讲义.ppt

软锰矿还原环境友好工艺开 发 与 应 用 一、 研究的背景与意义 无论是冶金用锰还是化工用锰矿，以软锰矿为原料时，首先面临的是将软锰矿还原。目前通用的方法是以煤作还原剂的焙烧还原法，其严重的缺陷是能耗高，污染物排放量大，耗煤，劳动强度大；因此，开发切实可行的无煤还原新工艺，并应用在软锰矿富集、冶炼及锰盐生产的工序中，将资源优势转化为经济优势，走可持续发展的道路，将具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。 二、 国内外研究现状与发展趋势 1． 软锰矿选矿 我国锰矿石贫矿多、富矿少，杂质含量高，多数矿石须进行选矿加工处理，最为广泛的选矿方法有：重选、强磁选、浮选、重选——强磁选、强磁选——浮选等机械选矿。 二、 国内外研究现状与发展趋势 2．? 锰矿石的火法富集 铁锰矿石因锰、铁矿物嵌布粒度细微，用一般机械选矿难于使之分离。常采用火法富集——高炉或电炉冶炼富锰渣的办法富集锰。 二、 国内外研究现状与发展趋势 3． 锰盐生产 我国锰盐工业是解放后发展起来的，目前有品种14个，主要为高锰酸钾、硫酸锰、电解二氧化锰等，已基本满足了国内需要。在国外，无机锰盐品种有36个。 软锰矿（MnO2）是生产硫酸锰的重要原料，世界上约60%的硫酸锰是由软锰矿加工制得。硫酸锰是重要的锰盐，80%以上的锰盐都是由它加工制得。软锰矿不溶于硫酸，必须把它还原成一氧化锰（MnO），才能和硫酸反应生成硫酸锰。 二、 国内外研究现状与发展趋势 3.1. 煤还原焙烧——硫酸浸出工艺 该工艺的基本原理为： MnO2+C MnO+CO MnO2+CO MnO+CO2 MnO+H2SO4 MnSO4+H2O 二、 国内外研究现状与发展趋势 3. 2. 两矿焙烧法 将软锰矿和硫铁矿干燥后分别经粉碎，然后配料混合，在500~600℃下焙烧0.5~1.0小时，熟料用硫酸锰溶液浸取，其反应式为： 8 MnO2 + 4FeS2 + 11O2 8MnSO4 + 2 Fe2O3 二、 国内外研究现状与发展趋势 3.3. 还原浸取法 将软锰矿、硫酸和一定量还原剂混合反应，经熟化，用水浸取，过滤除渣得硫酸锰溶液。反应所用还原剂可根据条件，选用硫酸亚铁、黄铁矿、铁屑、淀粉、木屑等均可。目前以硫酸亚铁、黄铁矿应用较多。以黄铁矿浸取直接制硫酸锰溶液，其反应式为： 2FeS2+15MnO2+14H2SO4 15MnSO4+Fe2 SO4 3+14H2O 二、 国内外研究现状与发展趋势 国内外用锯木灰做还原剂制取硫酸锰，其反应式如下： 12nMnO2 + C6H10O5 n +12nH2SO4 → 12nMn SO4·H2O + 6n CO2 + 5n H2O 据国外文献报道，该法要求反应温度为200—240℃，工艺流程较为复杂，反应时间长达数小时，因此在我国也很难实现工业化。 三、 新型还原剂的反应机理 本人在长期潜心研究中开发出一种原料来源广、不含毒性元素、价格低廉的产品，可作软锰矿的还原剂，在合适的条件下可与软锰矿直接反应，使MnO2快速转化为MnO。该工艺的反应历程为： 三、新型还原剂的反应机理 第一步：在微量引发剂作用下，MnO2干粉与该还原剂粉末直接反应，该反应为放热反应： MnO2 + 还原剂→ Mn3O4 + CO2 + H2O Mn3O4 + 还原剂 → MnO + CO + H2O MnO2 + CO → MnO + CO2 Mn3O4 + CO → MnO + CO2 三、新型还原剂的反应机理 第二步：第一步反应发生后，MnO2与还原剂的混合物经第一步反应所放出能量的激发，迅速发生氧化还原反应。此时反应不再需要引发剂，且只要还有MnO2与还原剂存在，反应就能继续进行，直至MnO2在理论上全部转化为MnO。试验研究中，MnO2的转化率均大于90%。 三、新型还原剂的反应机理 该工艺的显著特点为：不须外部供热，软锰矿与还原剂直接反应，每一步反应所放出的热量足以激发后续反应，因此不须用煤，无大气污染，成本比传统工艺显著降低，工艺操作十分简单。 三、新型还原剂的反应机理 在H2SO4介质中这种还原剂可将MnO2还原成MnSO4。该还原剂在H2SO4溶液中水解产生的多糖是主要的还原成分，其反应式可表示如下： n C6H10O5 + nH2SO4 → n C6H11O5 HSO4 n C6H11O5 HSO4 + nH2O→ n C6H12O6 + nH2SO4 上述过程为水解糖化过程，生成的强还原性多糖与MnO2作用，使得MnO2被还原成Mn2+。反应式如下： MnO2 + C6H10O5 n + H2SO4 →MnSO4 + CO2 + H2O 四、 应用研究 应用研究