CN110129589A - 一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法 - Google Patents

一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软锰矿还原焙烧‑浸出制备硫酸锰溶液的方法。按下述步骤进行制备；a、对软锰矿进行破碎，得A品；b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品；c、向B品加入硫酸溶液，得C品；d、向C品中加入碳粉后，搅拌反应，得D品；e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，得E品；f、将E品运送到浸出罐中，加入硫酸溶液和废电解液混合溶液后，再加入水调节液固重量比，搅拌反应，得f品；g、将f品进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，可用于电解锰生产或应用于其它锰系材料的制备。本发明具有工艺设备简单，处理成本低，投资运行成本较低，锰回收率高，对软锰矿的开发利用提供参考的有益效果。

Description

一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法
技术领域
本发明涉及一种制备硫酸锰溶液的方法，特别是一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法。
背景技术
锰矿资源主要为碳酸锰矿和软锰矿，前者和硫酸易反应，目前电解锰行业主要利用此矿种，随着锰业生产的不断进行，锰生产企业所使用的碳酸锰矿品位普遍地已由原先的含锰18%～20%下降到仅为13%～15%，反观储量巨大的含锰为30%～45%的软锰矿，由于二氧化锰的反应惰性，导致其还原成本较高，致使业内利用率低。因此，开发和利用软锰矿将是未来的发展方向。
针对软锰矿的浸出，国内外研究者进行了很多研究，主要有如下方法：两矿法、SO2直接浸出法、连二硫酸钙浸出法、硫酸亚铁浸出法、金属铁直接浸出法、金属铁直接浸出法、农林副产物直接浸出法、微生物浸取法、草酸直接浸出法、甲醇直接浸出法、电解还原浸出法、苯胺还原浸出法、苯醇还原浸出法、葡萄糖还原浸出法、糖蜜还原浸出法、中药渣还原浸出法、高温碳还原-浸出法。目前比较成熟、已工业化的方法是高温碳还原-浸出法，其它方法存在或多或少的缺点和问题仍处于实验研究阶段，尽管如此，高温碳还原-浸出法仍存在能耗高、矿石还原浸出时间长、环保压力大等问题。
因此，本发明提出了一种软锰矿低温还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，为软锰矿的开发利用奠定基础。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法。本发明具有工艺设备简单，处理成本低，投资运行成本较低，锰回收率高，对软锰矿的开发利用提供参考。
本发明的技术方案：一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对软锰矿进行破碎，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品；
c、向B品加入硫酸溶液，得C品；
d、向C品中加入碳粉后，搅拌反应，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，加入硫酸溶液和废电解液混合溶液后，再加入水调节液固重量比，搅拌反应，得f品；
g、将f品进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤a中，对软锰矿进行破碎至90-200目。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤b中，B品的液固重量比为0.2-0.5。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤c中，是每100gB品中加入10-20ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为4-6mol/L。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤d中，是每100gC品中加入10-20g碳粉；所述碳粉材料为碳、煤、活性碳或/和竹碳中其中一种，或其中几种混合物。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤d中，搅拌反应的时间为20-50min。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤e中,焙烧反应的温度为300-600℃，焙烧反应的时间为90-150min。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤f中，每100gE品中加入8-12ml硫酸溶液和废电解液混合溶液；所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为4-6mol/L。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤f中，加入水调节液固重量比至5-8。
前述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法中，所述步骤f中，搅拌反应的温度为80-95℃，搅拌反应的时间为5-8h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明针对软锰矿中的二氧化锰比较惰性，其利用率不高的现状，提出了一种软锰矿低温还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，该方法主要包括软锰矿的低温焙烧、浸出两个主要步骤，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率＞90%，进行不同程度的除杂后即可作为制备不同锰系材料的原料，或应用于其它锰系材料的制备。
2、软锰矿主要成分为二氧化锰，锰含量为45-50%，锰含量高，属于高品质的锰矿，但由于二氧化锰具有很强的惰性，酸碱都不溶，因此处理难度较大，工业应用很少。本发明是针对二氧化锰的难处理，提出了低温预处理，然后直接浸出的方法，降低处理成本，提高技术的创新性。
3、传统的含二氧化锰的矿石是采用高温（900℃左右）焙烧，然后酸浸很长时间（8-10）小时，而本发明则解决了高温和长反应时间的技术难点。
4、目前传统软锰矿采用焙烧（900℃）—浸出（8-10小时），而本发明采用低温（300-600℃）-浸出（5-8小时），按金属吨算，处理含金属锰1吨的矿石，传统方法成分约为7500元，而本发明能控制在6600元左右。
5、本发明的焙烧反应的温度为300-600℃，焙烧反应的时间为90-150min，低温焙烧，装备选型或供热方式、设备材质选择面广，设备维修费用低，烟气量没有高温的多，相应处理费用也低，浸出时间短，相应设备的腐蚀维护周期可延长。
6、本发明的锰的浸出率＞90%，而现有技术软锰矿的锰回收率为80%左右。
7、本发明反应原理为：2MnO2 + C + 2H2SO4 = 2MnSO4 + CO2(g) + 2H2O，将传统的浸出过程提前到焙烧工序，将传统的还原焙烧变成了硫酸化焙烧，且成本低，设备要求低，能耗降低，解决软锰矿未大批量应用的现状，取缔传统高能耗回转窑的使用。
综上所述，本发明具有工艺设备简单，处理成本低，投资运行成本较低，锰回收率高，对软锰矿的开发利用提供参考的有益效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至90目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.2；
c、向每100gB品中加入10ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为4mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入10g碳粉，所述碳粉材料为碳，搅拌反应20min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为300℃，焙烧反应的时间为90min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入8ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为4mol/L，再加入水调节液固重量比至5，机械搅拌反应，搅拌反应的温度为80℃，搅拌反应的时间为5h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为91%。
实施例2。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至100目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.3；
c、向每100gB品中加入13ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为4.5mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入14g碳粉，所述碳粉材料为煤，搅拌反应30min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为350℃，焙烧反应的时间为100min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入9ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为5mol/L，再加入水调节液固重量比至6，搅拌反应，搅拌反应的温度为85℃，搅拌反应的时间为6h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为90%。
实施例3。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至150目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.4；
c、向每100gB品中加入15ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为5mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入16g碳粉，所述碳粉材料为活性碳搅拌反应30min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为400℃，焙烧反应的时间为110min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入10ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为6mol/L，再加入水调节液固重量比至7，搅拌反应，搅拌反应的温度为90℃，搅拌反应的时间为7h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为92%。
实施例4。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至200目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.4；
c、向每100gB品中加入18ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为5.5mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入16g碳粉，所述碳粉材料为竹碳，搅拌反应40min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为450℃，焙烧反应的时间为120min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入11ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为4mol/L，再加入水调节液固重量比至8，搅拌反应，搅拌反应的温度为95℃，搅拌反应的时间为6h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为93%。
实施例5。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至150目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.4；
c、向每100gB品中加入16ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为6mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入18g碳粉，所述碳粉材料为碳粉和煤的混合物，搅拌反应50min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为500℃，焙烧反应的时间为130min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入12ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为6mol/L，再加入水调节液固重量比至5，搅拌反应，搅拌反应的温度为90℃，搅拌反应的时间为6h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为92%。
实施例6。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至90目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.4；
c、向每100gB品中加入19ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为6mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入15g碳粉，所述碳粉材料为碳粉、煤和活性碳的混合物，搅拌反应45min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为600℃，焙烧反应的时间为90min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入12ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为5mol/L，再加入水调节液固重量比至7，搅拌反应，搅拌反应的温度为90℃，搅拌反应的时间为5h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为90%。
实施例7。一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，按下述步骤进行制备；
a、对200kg软锰矿进行破碎至200目，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品，B品的液固重量比为0.5；
c、向每100gB品中加入20ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为6mol/L，得C品；
d、向每100gC品中加入20g碳粉，所述碳粉材料为碳粉、煤、活性碳和竹碳中的混合物，搅拌反应50min，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，焙烧反应的温度为600℃，焙烧反应的时间为150min，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，每100gE品中加入12ml硫酸溶液和废电解液混合溶液，所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为6mol/L，再加入水调节液固重量比至8，搅拌反应，搅拌反应的温度为95℃，搅拌反应的时间为8h得f品；
g、将f品经过滤进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液，锰的浸出率为95%。

Claims (10)

1.一种软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：按下述步骤进行制备；
a、对软锰矿进行破碎，得A品；
b、向A品中加入水，搅拌混合，得B品；
c、向B品加入硫酸溶液，得C品；
d、向C品中加入碳粉后，搅拌反应，得D品；
e、将D品送入焙烧炉中，进行焙烧反应，得E品；
f、将E品运送到浸出罐中，加入硫酸溶液和废电解液混合溶液后，再加入水调节液固重量比，搅拌反应，得f品；
g、将f品进行液固分离，取液体，即可获得硫酸锰溶液。
2.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤a中，对软锰矿进行破碎至90-200目。
3.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤b中，B品的液固重量比为0.2-0.5。
4.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤c中，是每100gB品中加入10-20ml硫酸溶液，硫酸溶液的浓度为4-6mol/L。
5.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤d中，是每100gC品中加入10-20g碳粉；所述碳粉材料为碳、煤、活性碳或/和竹碳中其中一种，或其中几种混合物。
6.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤d中，搅拌反应的时间为20-50min。
7.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤e中,焙烧反应的温度为300-600℃，焙烧反应的时间为90-150min。
8.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤f中，每100gE品中加入8-12ml硫酸溶液和废电解液混合溶液；所述硫酸溶液和废电解液混合溶液的硫酸浓度为4-6mol/L。
9.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤f中，加入水调节液固重量比至5-8。
10.根据权利要求1所述的软锰矿还原焙烧-浸出制备硫酸锰溶液的方法，其特征在于：所述步骤f中，搅拌反应的温度为80-95℃，搅拌反应的时间为5-8h。
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