CN115058600A - 一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固废利用技术领域。本发明提供了一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法。本发明将锰阳极渣、水、还原剂和硫酸溶液混合,得到浆液,还原剂采用了抗坏血酸和二氧化硫脲的复合还原剂,能稳定的存在于酸中且对环境无害;将浆液超声后过滤获得滤液和滤渣;通过还原作用,将阳极渣中的锰从Mn4+转变为可溶性的Mn2+离子进入液体中,铅变为硫酸铅沉淀,方便的实现铅和锰的分离。碱剂和硫化铵的加入可以去除重金属,从而得到较为纯净的硫酸锰溶液。将滤渣、硫酸溶液和还原剂混合后反应,在酸性条件下,使铅得到进一步的浸出,得到硫酸铅沉淀。
Description
技术领域
本发明涉及固废利用技术领域,尤其涉及一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法。
背景技术
锰作为合金中常用的元素,可以显著的提高合金材料的硬度,因此得到了广泛应用。锰来源于自然界的锰矿石中,经过人工提取将锰元素从矿石中提取出来,得到锰单质。目前在工业上广泛应用的提炼方法有两种,一种为热法提炼,另一种为湿法提炼。热法提炼得到的金属锰纯度为95%左右,进行应用前还需要进一步的处理。而湿法提炼得到的金属锰纯度可达99.7%以上,因此湿法提炼成为了金属锰的主要生产方式。湿法提炼的大概流程为将锰矿石经酸浸后获得锰盐,然后将锰源送至电解槽经过电解析出单质锰。这种提炼方式,在阳极上会产生大量的二氧化锰,而且锰矿石中浸出的其他杂质金属,例如铁、铅、锡、铜、镁等也会附着在阳极上,成为了成分复杂的阳极渣。阳极渣如果进行就地掩埋会直接污染土壤和水源,如果进行煅烧,有害气体会进入大气中,严重危害到人体健康。因此,如何处理电解过程中阳极产生的阳极渣成为了锰提炼工业中亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷,提供一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法,包含下列步骤:
(1)将锰阳极渣、水、还原剂和硫酸溶液混合,得到浆液;
(2)将浆液超声后过滤获得滤液和滤渣;
(3)将滤液和碱剂混合后加入硫化铵,得到硫酸锰溶液;
(4)将滤渣、硫酸溶液和还原剂混合后反应,得到硫酸铅。
作为优选,步骤(1)中还原剂包含抗坏血酸和二氧化硫脲,所述抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1~1.5:7~8;
所述硫酸溶液的质量浓度为12~17%;
所述锰阳极渣和水的质量体积比为1kg:4~5L;
所述锰阳极渣和还原剂的质量比为100:15~22;
所述锰阳极渣和硫酸溶液的质量体积比为1kg:2~3L。
作为优选,步骤(2)中所述超声的频率为30~40kHz,时间为1~2h。
作为优选,步骤(3)中所述碱剂为氨水或碳酸锰;
加入碱剂后的pH值为4.5~5.0。
作为优选,步骤(3)中将滤液和碱剂混合后进行反应,所述反应的时间为40~50min。
作为优选,步骤(3)中加入硫化铵后的pH值为6.5~7;
加入硫化铵后进行反应,反应的时间为30~40min。
作为优选,步骤(4)中所述硫酸溶液的质量浓度为5~10%;
所述还原剂为次磷酸铵。
作为优选,步骤(4)中所述滤渣和还原剂的质量比为5:1~1.5;
所述滤渣和硫酸溶液的质量体积比为1kg:2~2.5L。
作为优选,步骤(4)中所述反应的搅拌转速为210~260rpm,时间为150~180min。
本发明提供了一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法。本发明将锰阳极渣、水、还原剂和硫酸溶液混合,得到浆液,还原剂采用了抗坏血酸和二氧化硫脲的复合还原剂,能稳定的存在于酸中且对环境无害;将浆液超声后过滤获得滤液和滤渣;通过还原作用,将阳极渣中的锰从Mn4+转变为可溶性的Mn2+离子进入液体中,铅变为硫酸铅沉淀,方便的实现铅和锰的分离。将滤液和碱剂混合后加入硫化铵,碱剂和硫化铵的加入可以去除重金属,从而得到较为纯净的硫酸锰溶液。将滤渣、硫酸溶液和还原剂混合后反应,在酸性条件下,使铅得到进一步的浸出,得到硫酸铅沉淀。
本发明提供的方法简单,高效,使用的试剂对环境安全、环保,能有效的将阳极渣中的锰元素和铅元素分离提取出来,对有用资源进行了很好的回收利用。
具体实施方式
本发明提供了一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法,包含下列步骤:
(1)将锰阳极渣、水、还原剂和硫酸溶液混合,得到浆液;
(2)将浆液超声后过滤获得滤液和滤渣;
(3)将滤液和碱剂混合后加入硫化铵,得到硫酸锰溶液;
(4)将滤渣、硫酸溶液和还原剂混合后反应,得到硫酸铅。
在本发明中,步骤(1)中还原剂包含抗坏血酸和二氧化硫脲,所述抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比优选为1~1.5:7~8,进一步优选为1.1~1.4:7.2~7.8,更优选为1.2~1.3:7.4~7.6。
在本发明中,所述硫酸溶液的质量浓度优选为12~17%,进一步优选为13~16%,更优选为14~15%。
在本发明中,所述锰阳极渣和水的质量体积比优选为1kg:4~5L,进一步优选为1kg:4.2~4.8L,更优选为1kg:4.4~4.6L。
在本发明中,所述锰阳极渣和还原剂的质量比优选为100:15~22,进一步优选为100:16~21,更优选为100:18~19。
在本发明中,所述锰阳极渣和硫酸溶液的质量体积比优选为1kg:2~3L,进一步优选为1kg:2.2~2.8L,更优选为1kg:2.4~2.6L。
在本发明中,步骤(2)中所述超声的频率优选为30~40kHz,进一步优选为32~38kHz,更优选为34~36kHz;时间优选为1~2h,进一步优选为1.2~1.8h,更优选为1.4~1.6h。
在本发明中,步骤(3)中所述碱剂为氨水或碳酸锰。
在本发明中,加入碱剂后的pH值优选为4.5~5.0,进一步优选为4.6~4.9,更优选为4.7~4.8。
在本发明中,步骤(3)中将滤液和碱剂混合后进行反应,所述反应的时间优选为40~50min,进一步优选为42~48min,更优选为44~46min。
在本发明中,步骤(3)中加入硫化铵后的pH值优选为6.5~7,进一步优选为6.6~6.9,更优选为6.7~6.8。
在本发明中,加入硫化铵后进行反应,反应的时间优选为30~40min,进一步优选为32~38min,更优选为34~36min。
在本发明中,步骤(4)中所述硫酸溶液的质量浓度优选为5~10%,进一步优选为6~9%,更优选为7~8%。
在本发明中,所述还原剂优选为次磷酸铵。
在本发明中,步骤(4)中所述滤渣和还原剂的质量比优选为5:1~1.5,进一步优选为5:1.1~1.4,更优选为5:1.2~1.3。
在本发明中,所述滤渣和硫酸溶液的质量体积比优选为1kg:2~2.5L,进一步优选为1kg:2.1~2.4L,更优选为1kg:2.2~2.3L。
在本发明中,步骤(4)中所述反应的搅拌转速优选为210~260rpm,进一步优选为220~250rpm,更优选为230~240rpm;时间优选为150~180min,进一步优选为160~170min,更优选为164~166min。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将1kg的锰阳极渣、5L的水、0.2kg的还原剂(抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1:8)和3L质量浓度为15%的硫酸溶液混合,在35kHz的频率下超声1.5h,过滤获得滤液和滤渣。向滤液中加入碳酸锰,直至pH值为4.8后反应45min,然后加入硫化铵至pH值为6.6,继续反应40min,过滤后得到硫酸锰溶液。将滤渣、次磷酸铵和质量浓度为8%的硫酸溶液按照5kg:1.3kg:10L的比例进行混合,然后在230rpm转速下搅拌160min,搅拌结束后过滤得到硫酸铅。
本实施例中锰的浸出率为97.34%,硫酸铅中铅的含量为66.2%。
实施例2
将10kg的锰阳极渣、40L的水、2.2kg的还原剂(抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1.5:6)和23L质量浓度为12%的硫酸溶液混合,在30kHz的频率下超声2h,过滤获得滤液和滤渣。向滤液中加入碳酸锰,直至pH值为4.5后反应50min,然后加入硫化铵至pH值为7,继续反应30min,过滤后得到硫酸锰溶液。将滤渣、次磷酸铵和质量浓度为10%的硫酸溶液按照5kg:1kg:12.5L的比例进行混合,然后在260rpm转速下搅拌150min,搅拌结束后过滤得到硫酸铅。
本实施例中锰的浸出率为97.06%,硫酸铅中铅的含量为65.4%。
实施例3
将0.5kg的锰阳极渣、2.5L的水、0.09kg的还原剂(抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1.3:7.7)和1L质量浓度为17%的硫酸溶液混合,在40kHz的频率下超声2h,过滤获得滤液和滤渣。向滤液中加入氨水,直至pH值为5后反应40min,然后加入硫化铵至pH值为7,继续反应30min,过滤后得到硫酸锰溶液。将滤渣、次磷酸铵和质量浓度为10%的硫酸溶液按照5kg:1.4kg:11.5L的比例进行混合,然后在240rpm转速下搅拌170min,搅拌结束后过滤得到硫酸铅。
本实施例中锰的浸出率为96.87%,硫酸铅中铅的含量为65.7%。
实施例4
将5kg的锰阳极渣、20L的水、0.8kg的还原剂(抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1.4:7.2)和10L质量浓度为16%的硫酸溶液混合,在40kHz的频率下超声1.8h,过滤获得滤液和滤渣。向滤液中加入氨水,直至pH值为4.5后反应50min,然后加入硫化铵至pH值为6.5,继续反应30min,过滤后得到硫酸锰溶液。将滤渣、次磷酸铵和质量浓度为6%的硫酸溶液按照5kg:1.5kg:12L的比例进行混合,然后在255rpm转速下搅拌180min,搅拌结束后过滤得到硫酸铅。
本实施例中锰的浸出率为96.88%,硫酸铅中铅的含量为66.12%。
实施例5
将0.1kg的锰阳极渣、0.48L的水、0.018kg的还原剂(抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1.4:7.2)和0.3L质量浓度为16%的硫酸溶液混合,在30kHz的频率下超声2h,过滤获得滤液和滤渣。向滤液中加入氨水,直至pH值为5.0后反应50min,然后加入硫化铵至pH值为7,继续反应30min,过滤后得到硫酸锰溶液。将滤渣、次磷酸铵和质量浓度为6%的硫酸溶液按照5kg:1.2kg:10L的比例进行混合,然后在210rpm转速下搅拌180min,搅拌结束后过滤得到硫酸铅。
本实施例中锰的浸出率为97.26%,硫酸铅中铅的含量为65.83%。
由以上实施例可知,本发明提供了本发明提供了一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法。本发明将锰阳极渣、水、还原剂和硫酸溶液混合,得到浆液,还原剂采用了抗坏血酸和二氧化硫脲的复合还原剂,能稳定的存在于酸中且对环境无害;将浆液超声后过滤获得滤液和滤渣;通过还原作用,将阳极渣中的锰从Mn4+转变为可溶性的Mn2+离子进入液体中,铅变为硫酸铅沉淀,方便的实现铅和锰的分离。将滤液和碱剂混合后加入硫化铵,碱剂和硫化铵的加入可以去除重金属,从而得到较为纯净的硫酸锰溶液。将滤渣、硫酸溶液和还原剂混合后反应,在酸性条件下,使铅得到进一步的浸出,得到硫酸铅沉淀。本发明提供的方法,锰的浸出率为97.34%,硫酸铅中铅的含量为66.2%,做到了有用金属的充分回收利用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种阳极渣制备硫酸锰溶液和回收铅的方法,其特征在于,包含下列步骤:
(1)将锰阳极渣、水、还原剂和硫酸溶液混合,得到浆液;
(2)将浆液超声后过滤获得滤液和滤渣;
(3)将滤液和碱剂混合后加入硫化铵,得到硫酸锰溶液;
(4)将滤渣、硫酸溶液和还原剂混合后反应,得到硫酸铅。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)中还原剂包含抗坏血酸和二氧化硫脲,所述抗坏血酸和二氧化硫脲的质量比为1~1.5:7~8;
所述硫酸溶液的质量浓度为12~17%;
所述锰阳极渣和水的质量体积比为1kg:4~5L;
所述锰阳极渣和还原剂的质量比为100:15~22;
所述锰阳极渣和硫酸溶液的质量体积比为1kg:2~3L。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述超声的频率为30~40kHz,时间为1~2h。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述碱剂为氨水或碳酸锰;
加入碱剂后的pH值为4.5~5.0。
5.如权利要求1或4所述的方法,其特征在于,步骤(3)中将滤液和碱剂混合后进行反应,所述反应的时间为40~50min。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(3)中加入硫化铵后的pH值为6.5~7;
加入硫化铵后进行反应,反应的时间为30~40min。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(4)中所述硫酸溶液的质量浓度为5~10%;
所述还原剂为次磷酸铵。
8.如权利要求2或7所述的方法,其特征在于,步骤(4)中所述滤渣和还原剂的质量比为5:1~1.5;
所述滤渣和硫酸溶液的质量体积比为1kg:2~2.5L。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤(4)中所述反应的搅拌转速为210~260rpm,时间为150~180min。
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