CN113772734A - 一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，包括:(1)对锰矿渣进行磨矿处理；(2)对磨矿后的粉料进行酸浸处理，温度控制在40～85℃，浸泡时间10～120min，加入氧化剂除铁，固液分离得到浸出渣、含锰离子的浸出液；(3)将浸出渣加入到磷酸溶液中，在加热条件下进行反应，过滤后得到磷酸铁溶液，对磷酸铁溶液进行保温处理，得到磷酸铁浆料，固液分离，得到磷酸铁前驱体；(4)将磷酸铁前驱体经过洗涤、干燥和煅烧处理，得到磷酸铁产品；(5)向含锰离子的浸出液中加入碳酸钠，对沉淀进行洗涤、干燥处理，得到碳酸锰产品。本发明可以有效地回收锰矿渣中的锰、铁元素，对锰矿渣进行有效治理并资源化利用，既解决了锰矿渣污染环境的问题，又实现了有价资源的回收。
Description
技术领域
本发明属于锰矿渣回收技术领域，涉及一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法。
背景技术
我国铁、锰矿石虽然储量比较丰富，主要以贫矿为主，由于铁和锰的地球化学行为相似，在地质过程中经常密切共生，我国的铁矿平均品位为32％，比世界平均品位低11个百分点，全国锰矿平均品位在20％左右，富锰矿储量只占6.4％。随着矿石的日益开发，我国锰矿、铁矿品位逐渐下降，生产需求量与储量之间的差额致使我国成为世界上最大的锰矿、铁矿进口国，锰矿、铁矿资源的短缺已经成为影响锰铁行业可持续发展的重要因素。
我国是全球最大的锰生产、消费和出口国，约占全球锰总产能的90％以上。湿法锰工业的锰矿渣，是电解金属锰、二氧化锰，以及生产硫酸锰产品过程产生的浸出锰渣、硫化锰渣和阳极渣统称。据报道，2019年我国锰矿渣的产量超过2000万吨。
目前，国内大多数企业都是将锰矿渣运输到堆场筑坝堆放，且长期在风化淋溶的作用下，不仅对生态环境造成严重破坏，而且浪费了锰矿渣中的锰资源、铁资源。
因此，如何经济、合理地利用锰矿渣中的锰、铁资源，对缓解当前我国锰矿资源、铁矿资源紧缺的矛盾，减小锰矿渣的环境危害，确保我国经济的可持续发展具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，该方法可以同时回收锰矿渣中的锰、铁元素。
本发明提供一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，包括以下步骤：
(1)对锰矿渣进行磨矿处理，得到预定细度的粉料；
(2)对磨矿后的粉料进行酸浸处理，采用稀硫酸作为酸浸液，温度控制在40～85℃，浸泡时间10～120min，加入氧化剂除铁，固液分离得到浸出渣、含锰离子的浸出液；
(3)将步骤(2)所得浸出渣加入到磷酸溶液中，在加热条件下进行反应，过滤后得到磷酸铁溶液，对磷酸铁溶液进行保温处理，得到磷酸铁浆料，固液分离，得到磷酸铁前驱体；
(4)将磷酸铁前驱体经过洗涤、干燥和煅烧处理，得到磷酸铁产品；
(5)向步骤(2)所得含锰离子的浸出液中加入碳酸钠，使锰元素发生沉淀反应，对沉淀进行洗涤、干燥处理，得到碳酸锰产品。
优选的方案，步骤(1)中，所述预定细度的粉料的细度为-0.075mm占85％以上。
优选的方案，步骤(2)中，所述稀硫酸的质量浓度为5～10％。
优选的方案，步骤(2)中，酸浸处理过程中，搅拌速度为60～200r/min。
优选的方案，步骤(2)中，所述氧化剂为氧气、双氧水中的一种或两种。
优选的方案，步骤(3)中，所述磷酸的质量浓度为10％～40％，磷酸与浸出渣中铁的摩尔比为(1.0～1.3)：1。
优选的方案，步骤(3)中，将浸出渣加入到磷酸溶液中，加热至80～100℃，反应时间为1～5h。
优选的方案，步骤(3)中，对磷酸铁溶液进行保温处理，保温温度为70～90℃，保温时间为0.5～4h，通过保温处理使得磷酸铁溶液水解沉淀，得到磷酸铁浆料。
优选的方案，步骤(4)中，采用纯水对磷酸铁沉淀进行洗涤。
优选的方案，步骤(4)中，干燥温度为80～100℃，干燥时间为1～8h。
优选的方案，步骤(4)中，煅烧处理温度为500～800℃，煅烧时间为2～6h。
优选的方案，步骤(5)中，碳酸钠与浸出液中锰的摩尔比为(1.0～1.2)：1。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
本发明提供一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，该方法可以有效地回收锰矿渣中的锰、铁元素，对锰矿渣进行有效治理并资源化利用，既解决了锰矿渣污染环境的问题，提高企业生产效益，又实现了有价资源的回收。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明实施例1制备的磷酸铁的SEM图；
图3为本发明实施例1制备的碳酸锰的SEM图；
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例如无特殊说明，使用的试剂均为普通市售产品或者通过常规手段制备获得，采用的设备均为本领域内的常规设备，以下是发明人在试验中的部分实施例：
本发明的具体实施例中，锰矿渣的主要成分(质量百分比)：Mn(30％～50％)、Fe(2％～10％)、S(3％～8％)。
实施例1
一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，包括以下步骤：
(1)对锰矿渣进行磨矿处理，得到-0.075mm占85％以上的粉料；
(2)对磨矿后的粉料进行酸浸处理，采用质量浓度为5％的稀硫酸作为酸浸液，温度控制在65℃，浸泡时间40min，搅拌速度为80r/min，酸浸后加入双氧水除铁，固液分离得到浸出渣、含锰离子的浸出液；
(3)将步骤(2)所得浸出渣加入到磷酸溶液中，磷酸的质量浓度为30％，磷酸与浸出渣中铁的摩尔比为1.1:1，在加热条件下进行反应，加热至90℃，反应时间为2h，过滤后得到磷酸铁溶液，对磷酸铁溶液进行保温处理，保温温度为80℃，保温时间为2h，得到磷酸铁浆料，固液分离，得到磷酸铁前驱体；
(4)将磷酸铁前驱体经过洗涤、干燥和煅烧处理，得到磷酸铁产品；
采用纯水对磷酸铁沉淀进行洗涤；干燥温度为90℃，干燥时间为6h；煅烧处理温度为600℃，煅烧时间为4h，得到磷酸铁产品；
(5)向步骤(2)所得含锰离子的浸出液中加入碳酸钠，碳酸钠与浸出液中锰的摩尔比为1.2：1，使锰元素发生沉淀反应，对沉淀进行洗涤、干燥处理，得到碳酸锰产品。
实施例2
一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，包括以下步骤：
(1)对锰矿渣进行磨矿处理，得到-0.075mm占85％以上的粉料；
(2)对磨矿后的粉料进行酸浸处理，采用质量浓度为5％的稀硫酸作为酸浸液，温度控制在85℃，浸泡时间20min，搅拌速度为120r/min，酸浸后加入氧气除铁，固液分离得到浸出渣、含锰离子的浸出液；
(3)将步骤(2)所得浸出渣加入到磷酸溶液中，磷酸的质量浓度为10％，磷酸与浸出渣中铁的摩尔比为1.3:1，在加热条件下进行反应，加热至80℃，反应时间为5h，过滤后得到磷酸铁溶液，对磷酸铁溶液进行保温处理，保温温度为70℃，保温时间为4h，得到磷酸铁浆料，固液分离，得到磷酸铁前驱体；
(4)将磷酸铁前驱体经过洗涤、干燥和煅烧处理，得到磷酸铁产品；
采用纯水对磷酸铁沉淀进行洗涤；干燥温度为100℃，干燥时间为4h；煅烧处理温度为500℃，煅烧时间为6h，得到磷酸铁产品；
(5)向步骤(2)所得含锰离子的浸出液中加入碳酸钠，碳酸钠与浸出液中锰的摩尔比为1.1：1，使锰元素发生沉淀反应，对沉淀进行洗涤、干燥处理，得到碳酸锰产品。
实施例3
一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，包括以下步骤：
(1)对锰矿渣进行磨矿处理，得到-0.075mm占85％以上的粉料；
(2)对磨矿后的粉料进行酸浸处理，采用质量浓度为5％的稀硫酸作为酸浸液，温度控制在45℃，浸泡时间100min，搅拌速度为60r/min，酸浸后加入双氧水除铁，固液分离得到浸出渣、含锰离子的浸出液；
(3)将步骤(2)所得浸出渣加入到磷酸溶液中，磷酸的质量浓度为40％，磷酸与浸出渣中铁的摩尔比为1.2:1，在加热条件下进行反应，加热至98℃，反应时间为1h，过滤后得到磷酸铁溶液，对磷酸铁溶液进行保温处理，保温温度为90℃，保温时间为0.5h，得到磷酸铁浆料，固液分离，得到磷酸铁前驱体；
(4)将磷酸铁前驱体经过洗涤、干燥和煅烧处理，得到磷酸铁产品；
采用纯水对磷酸铁沉淀进行洗涤；干燥温度为80℃，干燥时间为8h；煅烧处理温度为800℃，煅烧时间为2h，得到磷酸铁产品；
(5)向步骤(2)所得含锰离子的浸出液中加入碳酸钠，碳酸钠与浸出液中锰的摩尔比为1.1：1，使锰元素发生沉淀反应，对沉淀进行洗涤、干燥处理，得到碳酸锰产品。
下面对本发明实施例1～3制备的磷酸铁、碳酸锰进行物化性能检测，具体如下所示：
表1磷酸铁的各项性能检测数据
表2碳酸锰的各项性能检测数据
从表1-2可以看出，利用本发明从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，对锰矿渣进行有效治理并资源化利用，既解决了废弃物污染环境的问题，又实现了有价资源的回收，制得高纯度的磷酸铁产品、碳酸锰产品，制备的磷酸铁颗粒的均一性较好，表面光滑，其微观形貌如图2所示；制备的碳酸锰为球形，颗粒粒径为0.5-2um，其微观形貌如图3所示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对锰矿渣进行磨矿处理，得到预定细度的粉料；
(2)对磨矿后的粉料进行酸浸处理，采用稀硫酸作为酸浸液，温度控制在40～85℃，浸泡时间10～120min，加入氧化剂除铁，固液分离得到浸出渣、含锰离子的浸出液；
(3)将步骤(2)所得浸出渣加入到磷酸溶液中，在加热条件下进行反应，过滤后得到磷酸铁溶液，对磷酸铁溶液进行保温处理，得到磷酸铁浆料，固液分离，得到磷酸铁前驱体；
(4)将磷酸铁前驱体经过洗涤、干燥和煅烧处理，得到磷酸铁产品；
(5)向步骤(2)所得含锰离子的浸出液中加入碳酸钠，使锰元素发生沉淀反应，对沉淀进行洗涤、干燥处理，得到碳酸锰产品。
2.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预定细度的粉料的细度为-0.075mm占85％以上。
3.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述稀硫酸的质量浓度为5～10％；酸浸处理过程中，搅拌速度为60～200r/min。
4.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧化剂为氧气、双氧水中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述磷酸的质量浓度为10％～40％，磷酸与浸出渣中铁的摩尔比为(1.0～1.3)：1。
6.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(3)中，将浸出渣加入到磷酸溶液中，加热至80～100℃，反应时间为1～5h。
7.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(3)中，对磷酸铁溶液进行保温处理，保温温度为70～90℃，保温时间为0.5～4h。
8.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(4)中，采用纯水对磷酸铁沉淀进行洗涤；
干燥温度为80～100℃，干燥时间为1～8h；
煅烧处理温度为500～800℃，煅烧时间为2～6h。
9.根据权利要求1所述从锰矿渣中回收锰、铁资源的方法，其特征在于，步骤(5)中，碳酸钠与浸出液中锰的摩尔比为(1.0～1.2)：1。
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