CN115650300A - 一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无机化工技术领域,具体公开了一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法,包括如下步骤:(1):软锰矿粉与硫化钡溶液反应,反应产物固液分离;(2):将步骤(1)所得固相与硫酸反应,反应产物固液分离;(3):将步骤(2)所得液相分两次与硫化钡溶液反应,进行两次固液分离;(4):将步骤(3)中第二次固液分离所得固相用热去离子水洗涤,固液分离;(5):将步骤(4)所得固相加水,并通入氧气氧化,反应产物固液分离,所得固相为硫酸钡;(6):将步骤(5)所得液相与过氧化氢反应,调节pH值为5.0~6.0,固液分离;(7):将步骤(7)所得液相,与氨水与碳酸氢铵混合物进行中和,反应产物固液分离,所得固相为碳酸锰。
Description
技术领域
本发明涉及无机化工技术领域,尤其涉及一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸 钡的方法。
背景技术
高纯碳酸锰主要用于制造通讯器材中的导磁材料,作为锰源物质的碳酸锰 中所含钾、钠等碱金属,钙、镁等碱土金属及硫酸盐,对磁化特性有显著的影 响。目前,国内生产高纯碳酸锰普遍以金属锰或二氧化锰为原料,在硝酸溶液 体系中溶解值得硝酸锰溶液,然后用可溶性碳酸盐做沉淀剂制取,其缺点是原 料金属锰、合成二氧化锰以及硝酸价格昂贵,生产成本高,软锰矿作为众多锰 产品生产的基础原料,一般是经过选矿富集还原焙烧后方能实用,但随之将产 生大量的废物废渣,生产得到的碳酸锰杂质含量也较多。
发明内容
为解决背景技术中提出的问题,本发明的目的在于提供一种联合生产碳酸 锰和纳米硫酸钡的方法,以减少碳酸锰中其他金属离子的含量,同时可副产硫 酸钡。
本发明涉及的基本化学反应:
MnO2+BaS+H2O→Ba(OH)2+MnO↓+S↓
MnO+H2SO4→MnSO4+H2O
MnSO4+BaS→MnS↓+BaSO4↓
MnS+O2+H2O→MnSO4
MnSO4+NH4OH+NH4HCO3→(NH4)2SO4+H2O+MnCO3↓
本发明的技术方案为:
一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法,包括如下步骤:
(1):软锰矿粉与硫化钡溶液搅拌反应,反应产物固液分离,其中软锰矿的 主要成分为二氧化锰以及少量的其他金属氧化物(铁、钴、镍、铜、锌、铝、 钾、钠、钙、镁等氧化物,其中绝大部分为铁的氧化物),与硫化钡反应后, 生成液相为氢氧化钡溶液,固相为一氧化锰与硫磺的混合沉淀、其他杂质(其 他金属氧化物);
(2):将步骤(1)所得固相与硫酸反应,反应产物固液分离,所得的固相 为硫磺,液相为硫酸锰溶液,含有少量其他金属离子(铁离子最多);
(3):将步骤(2)所得的液相与硫化钡溶液反应,其中,硫化钡溶液分两 批次与步骤(2)所得的液相反应,第一批次将少量硫化钡溶液与步骤(2)所 得液相反应后,进行第一次固液分离,大部分其他金属离子生成硫化物后被沉 淀,净化了硫酸锰溶液,第一次固液分离所得液相再与第二批次硫化钡溶液反 应,进行第二次固液分离,反应产物固液分离,得到固相为硫化锰和硫酸钡的 混合沉淀,液相弃;
(4):将步骤(3)所得固相用热去离子水洗涤,固液分离,热洗可进一步 去除沉淀中的其他金属离子(钾、钙、钠以及镁);
(5):将步骤(4)所得固相加水打浆,并通入氧气氧化,硫化锰氧化为硫 酸锰,锰离子转移进液体中,反应产物固液分离,得到液相为硫酸锰溶液,固 相为硫酸钡;
(6):将步骤(5)所得固相经酸洗、中和、烘干和粉碎后,得到硫酸钡产 品;
(7):将步骤(5)所得液相与过氧化氢反应,调节pH值为5.0~6.0,固 液分离,加入过氧化氢,将硫酸锰溶液中的铁离子与铝离子完全沉淀,得到纯 净的硫酸锰溶液;
(8):将步骤(7)所得液相,与氨水与碳酸氢铵混合物进行中和,反应产 物固液分离,将所得固相洗涤和干燥后,得到碳酸锰产品。
进一步的,所述步骤(1)中反应温度控制在45~50℃,搅拌时间55~60min。
进一步的,所述步骤(2)中固相与硫酸的固液比为1:4,反应温度控制在 66~80℃。
本发明的有益效果为:通过将软锰矿粉与硫化钡进行反应生成硫酸锰,再 将硫酸锰与硫化钡反应得到硫化锰和硫酸钡,过程中有效的去除了软锰矿中的 其他金属离子,保证了最终产物碳酸锰的纯净度,通过氧化的方式分离硫酸锰 和硫酸钡,不会产生大量的废物废渣,能够得到副产物硫酸钡,钡的回收率高, 且原料易得,有效降低生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明 的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保 护范围。
实施例1:
一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法,包括如下步骤:
(1):软锰矿粉(主要成分为二氧化锰,含有少量的其他金属氧化物:铁、 钴、镍、铜、锌、铝、钾、钠、钙、镁等氧化物,其中绝大部分为铁的氧化物) 与硫化钡溶液搅拌反应,反应温度控制在45~50℃,二氧化锰与硫化钡的摩尔 比为3:1,硫化钡的含量控制在40g/L,反应时间55~60min,反应产物固液分 离,与硫化钡反应后,生成液相为氢氧化钡溶液,固相为一氧化锰与硫磺的混 合沉淀、其他杂质(其他金属氧化物),维持在较高温度,可增大产物中氢氧 化钡的浓度,因此将反应温度控制在45~50℃,氢氧化钡转化率随二氧化锰与 硫化钡的摩尔比值的增大而增大,因此将软锰矿粉与硫化钡的摩尔比定为3:1, 可获得较高的氢氧化钡转化率;
(2):将步骤(1)所得固相与硫酸反应,固相与硫酸的固液比为1:4,反 应温度控制在66~80℃,反应时间2h,反应产物固液分离,所得的固相为硫磺, 液相为硫酸锰溶液,含有少量其他金属离子(铁离子最多),固液比为1:4, 可保证浸取率;
(3):将步骤(2)所得的硫酸锰溶液与硫化钡溶液反应,其中,硫化钡溶 液分两批次与硫酸锰溶液反应:
第一批次:将少量硫化钡溶液与硫酸锰溶液反应后过滤,其中温度控制在 95℃,反应时间4h,硫酸锰溶液中的金属杂质与硫化钡中硫的摩尔比为1:2, 硫酸锰溶液中铁、铜、钴、镍、铅、砷、铬、镉、汞等离子会与硫离子沉淀, 净化了硫酸锰溶液;
第二批次:第一次固液分离所得硫酸锰溶液再与硫化钡溶液反应,其中硫 酸锰与硫化钡摩尔比为1:1,温度95℃,反应时间4h,进行第二次固液分离, 得到固相为硫化锰和硫酸钡的混合沉淀,液相弃;
(4):将步骤(3)所得硫化锰和硫酸钡用热去离子水洗涤,固液比为1:7, 温度控制在80℃,时间为7小时,然后固液分离,热洗可进一步去除硫化锰和 硫酸钡沉淀中的其他金属离子(钾、钙、钠以及镁);
(5):将步骤(4)所得固相加水打浆,并通入氧气氧化,按照400kg滤饼 /立方米水进行,打浆时间1小时,反应时间9小时,温度为60℃,硫化锰氧 化为硫酸锰,锰离子转移进液体中,反应产物固液分离,得到液相为硫酸锰溶 液,固相为硫酸钡;
(6):将步骤(5)所得硫酸钡经酸洗、中和、烘干和粉碎后,得到硫酸钡 产品;
(7):将步骤(5)所得硫酸锰溶液与过氧化氢反应,调节pH值为5.0~6.0, 固液分离,加入过氧化氢,将硫酸锰溶液中剩余其他金属离子完全沉淀,主要 是铁离子与铝离子完全沉淀,得到纯净的硫酸锰溶液;
(8):将步骤(7)所得硫酸锰溶液,与氨水与碳酸氢铵混合物进行中和, 其中硫酸锰与氨水的摩尔比以及硫酸锰与碳酸氢铵的摩尔比均为1:1,反应时 温度为60℃,pH控制在7,反应时间1h,陈化时间6小时,反应产物固液分离, 所得固相即为高纯度碳酸锰,将碳酸锰离心沉淀脱水,在80℃下干燥,粉碎, 即制得高纯碳酸锰产品。
本发明通过将软锰矿粉与硫化钡进行反应生成硫酸锰,再将硫酸锰与硫化 钡反应得到硫化锰和硫酸钡,过程中有效的去除了软锰矿中的其他金属离子, 保证了最终产物碳酸锰的纯净度,通过氧化的方式分离硫酸锰和硫酸钡,不会 产生大量的废物废渣,能够得到副产物硫酸钡,钡的回收率高,且原料易得, 有效降低生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发 明的精神和原则之内,所有的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发 明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1):软锰矿粉与硫化钡溶液搅拌反应,反应产物固液分离;
(2):将步骤(1)所得固相与硫酸反应,反应产物固液分离;
(3):将步骤(2)所得液相与硫化钡溶液反应,其中,硫化钡溶液分两批次与步骤(2)所得的液相反应,第一批次将少量硫化钡溶液与步骤(2)所得液相反应后,进行第一次固液分离,第一次固液分离所得液相再与第二批次硫化钡溶液反应,进行第二次固液分离;
(4):将步骤(3)中第二次固液分离所得固相用热去离子水洗涤,固液分离;
(5):将步骤(4)所得固相加水,并通入氧气氧化,反应产物固液分离;
(6):将步骤(5)所得固相经酸洗、中和、烘干和粉碎后,得到硫酸钡产品;
(7):将步骤(5)所得液相与过氧化氢反应,调节pH值为5.0~6.0,固液分离;
(8):将步骤(7)所得液相,与氨水与碳酸氢铵混合物进行中和,反应产物固液分离,将所得固相洗涤和干燥后,得到碳酸锰产品。
2.根据权利要求1所述的一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法,其特征在于,所述步骤(1)中反应温度控制在45~50℃,软锰矿粉中的二氧化锰与硫化钡的摩尔比为3:1,搅拌时间55~60min。
3.根据权利要求1所述的一种联合生产碳酸锰和纳米硫酸钡的方法,其特征在于,所述步骤(2)中固相与硫酸的固液比为1:4,反应温度控制在70~80℃。
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CN1425613A (zh) * | 2003-01-28 | 2003-06-25 | 天津理工学院 | 联合生产氢氧化钡和硫酸锰的工艺方法 |
CN101704554A (zh) * | 2009-07-16 | 2010-05-12 | 贵州红星发展股份有限公司 | 一种硫酸锰的制备方法 |
CN102674468A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 贵州红星发展股份有限公司 | 一种提纯硫酸锰同时制备硫酸钡的方法 |
CN103361669A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-10-23 | 贵州红星发展股份有限公司 | 高性能电解二氧化锰及其制备方法与应用 |
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