軟锰矿无煤还原制备硫酸锰工艺.docVIP

软锰矿无煤还原制备硫酸锰新工艺研究 pH值，浸取温度，浸取时间等因素对软锰矿中锰转化率的影响。结果表明还原剂与软锰矿配料比为20%，浸出液pH约3.0，浸取温度达到95℃，浸出时间60min，锰的浸出率可达94.35%。 【关键词】　软锰矿；还原剂；还原浸取 软锰矿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。软锰矿制备硫酸锰根据其工艺流程的不同，可以分为二大类：一是软锰矿预还原浸出法；二是软锰矿直接酸浸法。 预还原浸出法即将软锰矿在还原剂存在的情况下进行还原焙烧，使矿石中的MnO2转变成MnO，再以浸出剂浸取。传统工艺是用煤作还原剂，但该法存在着能耗高、操作条件差、环境污染较严重等问题。而在实际生产中，两矿焙烧法同样存在诸多缺点，如硫铁矿焙烧法中使MnO2转变为MnSO4，FeS2转变为Fe2O3，然后用水浸取的工艺，则需在高硫锰比下长时间焙烧，不仅造成FeS2不能充分利用，而且渣量大，难处理，同时还存在烟气处理等问题[4,5]。直接酸浸法中软锰矿往往难以充分利用，同时还存在矿渣难处理和硫酸用量大等缺点[6,7]，因此并未见直接酸浸法等湿法工艺在工业上得到实际应用的报道。 本试验用原料来源广，不含毒性元素，且价格低廉的普通植物粉料作还原剂，取代传统的不可再生资源煤，在合适的条件下与软锰矿直接反应，使MnO2转化为MnO，再用硫酸浸取制备硫酸锰。 试验材料 试验所用原料为湖南某地软锰矿石，其化学组成见表1。植物粉料为可再生有机物，含纤维素、半纤维素、木质素，是具有较强还原性固体颗粒。其主要成分如表2所列。 表1 软锰矿化学组成（%） 元素 Mn Fe Ca Cu Mg S P 含量 19.02 8.05 16.54 2.00×10-3 1.58 1.70×10-4 2.20×10-4 表2 植物粉料试样组成分析（%） 组分 H2O 挥发物质 灰分 C H O N 含量 5.62 74.01 7.40 44.25 5.92 0.41 38.98 ２　试验方法 将锰矿石试样磨至小于77μm与还原剂按一定比例均匀混合后置于自制圆筒形反应器中，在微量引发剂作用下直接反应，反应完毕后将产物隔绝空气冷却，用30%的硫酸浸出，除杂后浓缩结晶即可得硫酸锰产品。 ３　结果与讨论 3.1 正交实验 软锰矿无煤还原制备硫酸锰的最佳工艺条件实验中，以锰浸出率为目标函数，还原剂与软锰矿配料比（A），浸取液最终pH值（B），浸取温度（C），浸取时间（D）为影响因素，因素水平见表3。 表3 试验因子及水平 因子 1水平 2水平 3水平 A B C D 0.1 1 35 30 0.2 3 65 45 0.3 5 95 60 表4 试验结果及讨论 试验号 A B C D 浸出率（η/%） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1 48.90 56.67 80.48 61.50 81.79 54.17 93.45 64.33 52.32 M1 M2 M3 62.02 65.82 70.03 67.95 67.60 62.32 55.80 56.83 85.24 61.10 68.10 68.77 R 8.01 5.63 29.44 7.77 由表4可知，各因素对锰浸出率的影响排序依次为CADB，即浸取温度，配料比，浸取时间，浸出液pH值。 3.2 单因素实验 3.2.1 还原剂与软锰矿配比对转化率的影响 取粒度小于77μm的锰矿石100g，粒度小于376μm植物粉料为锰矿石质量的10%、15%、20%、25%和30%，在反应器中反应60min，并测定反应产物中MnO的含量并计算转化率。图1所示为还原剂量对转化率的影响。 由图1可知，还原剂的含量直接影响还原效果。在实验条件下。当还原剂含量为20%时，还原已进行得相当充分，反应物料中93.0%MnO2转化为MnO。当还原剂继续增多时，还原效果略有增加。考虑到植物粉料的廉价且适当过量不会后续工艺带来不利影响，因此取还原剂的含量为25%为宜。 3.2.2 浸取温度对转化率的影响 软锰矿还原实验按上述反应条件进行，反应60min后，反应物迅速用水喷淋并冷却，将矿浆浓度调成30%，用30%稀H2SO4分别于15，30，45，60，75，90℃浸取，控制过程溶液pH值为3左右，浸取时间为60min。实验完毕后分别测定溶液中Mn2+的含量，并计算转化率。图2所示为浸取温度对锰转化率的影响。从图2可知，浸取温度越高，其转化率越高，但同时增加了引入的杂质，温度为95℃时效果最好。 3.2.3 浸取液pH值对转化率的影响 用30%稀H2