CN102212676A - 一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的工艺，它是将氧化锰矿和木炭分别粉碎过筛，氧化锰矿粉与碳粉按一定比例混合均匀，放入旋转焙烧炉中，在一定温度和压强下反应1-2h，使氧化锰矿还原生成MnO，在一定浓度的硫酸和温度下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。然后再按现有生产电解锰的工艺制备电解液，进入电解槽进行电解生产电解金属锰。本发明工艺不仅可以解决碳酸锰矿供应紧张的问题，而且使生产成本显著降低，其中矿石成本只占电解锰生产总成本的1/5左右；其综合成本比现有生产工艺(以碳酸锰为原料)的成本可降低10％-15％。

Description

一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的工艺
技术领域
本发明涉及一种电解金属锰的生产工艺，尤其是涉及一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的工艺。
背景技术
我国是电解锰生产大国，其电解锰及锰系列产品生产企业上千家，年产销量已超过百万吨。目前，电解锰生产主要采用碳酸锰矿为原料，由于市场竞争激烈，加之有些地方对碳酸锰矿的乱采乱挖、采富弃贫，致使碳酸锰矿资源日趋贫乏，矿石品位也从原来的20％左右下降到10％左右，生产电解锰的矿石成本已占到总成本的1/3以上。现在碳酸锰矿在湖南、贵州、重庆交界的锰三角已经供应紧张，致使多家电解锰企业无法正常生产或停产。但氧化锰矿不仅在我国储量丰富，而且进口氧化锰矿品位高(40％-50％)，成本低，是替代碳酸锰矿生产电解金属锰的理想矿源。目前有几家企业已在利用氧化锰矿生产电解金属锰的工艺试验，主要采用火法还原或湿法还原，不过这两种方法由于成本较高，都还不能替代碳酸锰矿。其中，火法还原转化法较为普遍，但由于很多生产厂家使用的焙烧炉是简单易制但能耗较高污染较大的反射炉，前几年，国家***已明令取缔反射炉用于电解锰的生产工艺，火法还原大多采用煤作为还原剂，焙烧过程中产生较大的SO2烟气，而且粉尘污染严重，煤消耗量大。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的新工艺技术，它不仅能用氧化锰矿替代碳酸锰矿生产电解金属锰，而且能耗低、污染小、试剂消耗少、生产成本低。
本发明是这样实现的：将氧化锰矿和木炭分别粉碎过20-100目筛，按氧化锰矿粉与碳粉质量比15∶1-35∶1混合均匀，放入旋转焙烧炉中，在500-950℃的焙烧温度和1-5×105pa的压强下反应1-2h，使氧化锰矿还原生成MnO，再用1-2mol/L硫酸，在20-100℃温度下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。然后将硫酸锰溶液通过中和、净化、过滤等工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。
氧化锰矿的主要成分为MnO2、Mn2O3、Mn3O4，锰含量≥20％(w/w)。
主要反应方程式为：
2MnO2+C＝2MnO+CO2↑
2Mn2O3+C＝4MnO+CO2↑
2Mn3O4+C＝6MnO+CO2↑
MnO+H2SO4＝MnSO4+H2O
最佳工艺参数为：氧化锰矿和碳粉的粉碎粒度100目；氧化锰矿中锰含量与碳粉质量比7∶1；焙烧温度950℃；焙烧时间2h，在此条件下氧化锰矿的转化率均可达到95％。硫酸锰的浸出在常温下用1mol/L硫酸溶液即可使锰的浸出率达到98％。因为氧化锰中锰含量的不同，因此，锰矿与碳粉的质量比的最佳参数难以确定，故使用氧化锰矿中锰含量与碳粉的质量比。
本发明的有益效果在于：采用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的新工艺技术，实现工业化生产，不仅可以解决碳酸锰矿供应紧张的问题，而且使生产成本显著降低，其中矿石成本只占电解锰生产总成本的1/5左右；如果采用进口氧化锰矿(含Mn 40％以上)，可比采用碳酸锰矿生产电解锰少排尾渣6吨以上/吨产品，大大降低了对尾渣的处理费用和尾渣对环境的破坏。初步测算，采用本发明的新工艺技术生产电解锰的综合成本比现有生产工艺(以碳酸锰为原料)的成本可降低10％-15％，因此，本发明有着巨大的市场应用前景和经济效益。
具体实施方式
实施例中的反应均在自制的小型(容积约1升)实验用旋转焙烧炉中进行，锰含量测定采用硫酸亚铁铵滴定法。
实施例1
取500g经粉碎过100目筛的氧化锰矿(含锰20.13％)和15g碳粉混合均匀，放入旋转焙烧炉中，温度500℃，压强1.013×105pa，旋转速度60转/分，焙烧1.5小时。使氧化锰矿还原生成MnO，再用1mol/L硫酸常温下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。所获得的硫酸锰溶液再按现有生产电解锰的工艺将硫酸锰溶液中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。经检测，其氧化锰的转化率为85％，锰浸出率98％。
实施例2
取500g经粉碎过100目筛的氧化锰矿(含锰20.13％)和15g碳粉混合均匀，放入旋转焙烧炉中，温度950℃，压强1.013×105pa，旋转速度60转/分，焙烧2小时。使氧化锰矿还原生成MnO，再用2mo l/L硫酸，在35℃下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。所获得的硫酸锰溶液再按现有生产电解锰的工艺将硫酸锰溶液中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。经检测，氧化锰的转化率为95％，锰浸出率98％。
实施例3
取500g经粉碎过60目筛的氧化锰矿(含锰20.13％)和15g碳粉混合均匀，放入旋转焙烧炉中，温度950℃，压强1.013×105pa，旋转速度60转/分，焙烧2小时。使氧化锰矿还原生成MnO，再用1mol/L硫酸常温下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。所获得的硫酸锰溶液再按现有生产电解锰的工艺将硫酸锰溶液中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。经检测，氧化锰的转化率为90％，锰浸出率98％。
实施例4
取500g经粉碎过100目筛的氧化锰矿(含锰45.27％)和33g碳粉混合均匀，放入旋转焙烧炉中，温度950℃，压强1.013×105pa，旋转速度60转/分，焙烧1.5小时。使氧化锰矿还原生成MnO，再用1mol/L硫酸常温下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。所获得的硫酸锰溶液再按现有生产电解锰的工艺将硫酸锰溶液中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。经检测，氧化锰的转化率为85％，锰浸出率98％。
实施例5
取500g经粉碎过100目筛的氧化锰矿(含锰45.27％)和33g碳粉混合均匀，放入旋转焙烧炉中，温度950℃，压强1.013×105pa，旋转速度60转/分，焙烧2小时。使氧化锰矿还原生成MnO，再用1mol/L硫酸常温下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。所获得的硫酸锰溶液再按现有生产电解锰的工艺将硫酸锰溶液中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。经检测，氧化锰的转化率为95％，锰浸出率98％。
实施例6
取500g经粉碎过60目筛的氧化锰矿(含锰45.27％)和33g碳粉混合均匀，放入旋转焙烧炉中，温度950℃，压强1.013×105pa，旋转速度60转/分，焙烧2小时。使氧化锰矿还原生成MnO，再用1mol/L硫酸常温下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液。所获得的硫酸锰溶液再按现有生产电解锰的工艺将硫酸锰溶液中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。经检测，氧化锰的转化率为90％，锰浸出率98％。

Claims (2)

1.一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的工艺，其特征在于：将氧化锰矿和木炭分别粉碎过20-100目筛，按氧化锰矿粉与碳粉质量比15∶1-35∶1混合均匀，放入旋转焙烧炉中，在500-950℃的温度和1-5×105pa压强下反应1-2h，使氧化锰矿还原生成MnO，再用浓度为1-2mol/L的硫酸在20-100℃温度下浸取，得到含杂的硫酸锰溶液，然后硫酸锰溶液通过中和、净化、过滤等工艺制备为电解液，即可进入电解槽进行电解生产电解金属锰。
2.根据权利要求1所述的一种利用碳粉还原转化氧化锰矿生产电解金属锰的工艺，其特征在于：最佳工艺参数为：氧化锰矿和碳粉的粉碎粒度100目、氧化锰矿中锰含量与碳粉质量比7∶1、焙烧温度950℃、焙烧时间2h；硫酸的浓度1mol/L。
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