贫菱锰矿制取电解用硫酸锰的工艺研究.doc

第18卷专辑 中 国 稀 土 学 报2000年9月 型：!!!臣：!!!：： i2旦坠!些竺!罂￡型!!!坠望坠型!坚曼坚 !竺：j塑 贫菱锰矿制取电解用硫酸锰的工艺研究 韩连漪1，张胜涛P+，向斌‘ (1．重庆大学环境与化学化工学院，重庆4000“) I曩通过实验探索井分析了以靛青量较高的弗菱暂矿为原料．经过冀馥浸取，中和，除重垒属等工艺过程生产麓融簧产品舶适宜工艺索件．置点 探讨并解决了苗羹锰r在奠酸睦解过程中出现辩浆粘稠致中和反应困难的问题。在本文提出的工艺条件下，锰矿的利用串比传统工艺提高了鼎以上， 过蠢时阃也得舅明显缩短． 电池用二氧化锰主要是通过电解硫酸锰制备的。电解用硫酸锰是用硫酸浸取菱锰矿石制备。以贫菱 锰矿为原料，用硫酸浸取矿石后，料浆粘稠．固液分离困难和锰矿利用率低(一般在50蛀右)。因此， 就生产成本而??．贫菱锰矿，尤其是含铁量较高的贫菱锰矿难以用于电池用电解二氧化锰生产。我国丰富 的锰矿资源中，以菱锰矿居多，而贫锰矿占有相当的比例。为了开发和合理利用地方自然资源，本文针对 锰矿资源不能得到充分利用这一实际问题，对硫酸锰生产工艺中的浸取温度、浸取时间、酸矿比、固液比 以及其它工艺参数进行研究和探索。 1实验部分 Ll菱誓矿的成分 对本文所用菱锰矿，用化学分析的方法分析其为成分：‰、Fe、Al、ca、Ⅵg、si、cu、P和s的氧化 物及盐。 1．2工艺原理 1．2．1酸解过程中的主要反应 在硫酸酸解菱锰矿的过程中除了主反应外，还有副反应发生．主要反应 式如下： 主反应：‰c03+H2s0|=№s吼+}bo+c02 f 副反应：Fec03+H2S04=Fes吼+H20+c02 f cac鸭+H2s0一as04+H_口+c02 f A1203+3啦s04=A12(s04)一3屹O Fe203+3H2s04=F82(s钆)3+3H20 1．2．2杂质的去除由于副反应的存在，在浸取的同时把杂质也带入了浸取液，需要对浸取梭进行挣化。 根据阳离子杂质的溶度积常数【1]，有如下计算结果： 寰1使氢t化■尧垒≯澧的埘值 鎏兰堡盎 些!婴!￡ 堡坚!￡ 坠坚!± 墅5塑￡ 坠!唑： 坐!型!￡ !!!婴± 4 乙值 1．2×10“ 1．0×1015 3．5×10 4．5×10” l-B×lO。。 电5x10“ 2 O×102 完全沉淀的硼值 吼融 吼50 丑5l 10 B 11．6 B．41 毛柏 根据以上数据，Fe”在p脸9．5时才能完全除去(注：假设阳离子浓度10。6Ⅱol／d一为沉淀完全)，此 时会有妇(0H)：共沉淀，而Fe”在p}E蛆．2时就能把Fe除去，比较接近实际操作条件(酸性)，因此．在 浸取后加入软锰矿粉，可把Fe2+转化为Fe”，然后中和促使水解即可除去。主要的反应有： 2Fe：叶‰02+蛆匕2Fe3Ⅵ‰斗+卸护 3hc03+2Fe3++咐瑚‰2++2Fe(伽)3 4+3c02 f 同时由于^l“在p睑5时就可水解除去，但pH过高将引起妇”的共沉淀损失．因此不妨选择反应獒 点的p}I值在5^6之间。 作者崎舟：■黼t 19”一)．男，在读硬士研究生 ¨谴佰联系^  中国稀土学报 18卷 通过计算可知Pb”、M92+、Niz+等不宜用调节酸度、水解的方法除去，所以本实验采用硫化法脱除重 金属离子几其它部分阳离子。 硫化法除杂是在常压下加入Bas。浸取液的酸度较高，故除杂反应是H。s与重金属离子的沉淀反应。 因此，时]对[sz]的浓度的影响必然导致了氢离子浓度对重金属离子浓度的影响。 常压下，使重金属沉淀的最小pH值pH。Ⅲ数据如下表： 表2．重盘一开始沉淀的量小pH懂pIP数据 显然只要体系的pH值大于某种金属的pH。时，就会沉淀出其硫化物。因此，控制酸度可调节浸取液中s2。 的含量，达到去除重金属离子的目的。 1．3工艺流程 工艺流程如图所示： 田 图1．贫菱锰矿制备硫酸锰工艺流程示意图 2．结果与讨论 在制取电解用中性硫酸锰的工艺中，浸取温度、浸取时间、酸矿比、固液比等工艺参数将影响锰的浸 出率。 2．1奠矿比对簟转化奉、譬旷利用率的影响 浸取工序的酸液使用电解溢出液以及工业纯浓硫酸配制而成。酸矿比越大．总锰转化率越大。但是 随着硫酸用量的增加．中和工序中石灰乳的用量也增加，易引起锰的共沉淀．致总锰浸出率降低，如图2。 实验表明。适宜的酸矿比应使酸浸完全并使没取液的pH值在1吨．因此，酸矿比应选择在O．69左右。 卫2浸取■度对硼收率的髟畸 实验结果如图3，浸取温度越高，锰矿利用率越高。当浸取温度较低(≤7