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软锰矿无煤还原制备硫酸锰新工艺研究

邓益强  
【摘要】:软锰矿是生产硫酸锰的重要原料,世界上约60%的硫酸锰由软锰矿加工制得。传统工艺是用煤作还原剂焙烧,使软锰矿中MnO2转化为MnO,然后用硫酸浸出,但该法存在着能耗高、操作条件差、环境污染较严重等问题。新开发工艺两矿焙烧法同样存在诸多缺点,如硫铁矿焙烧法使MnO2转变为MnSO4,FeS2转变为Fe2O3,然后用水浸出的工艺,则需在高硫锰比下长时间焙烧,不仅造成FeS2不能充分利用,且渣量大,难处理,同时还存在烟气处理等问题。而在直接酸浸法中往往有锰浸出率低,矿渣难处理和硫酸用量大等缺点。因此,研究一种可行的新工艺以代替传统工艺,减少污染,提高资源利用率具有重要意义。 本课题旨在用一种原料来源广,不含毒性元素,价格低廉的可再生资源作还原剂取代传统的不可再生资源煤,在合适的条件下与软锰矿直接反应,使MnO2转化为MnO,再用硫酸浸出制备硫酸锰。 试验以提高锰浸出率为目标,依据热重分析及核收缩模型,通过大量试验数据,找出还原、浸出过程的动力学、热力学特征,从理论上得到了最好的工艺条件。在还原反应机理研究中,试验考察了还原剂与软锰矿配比、颗粒粒度、堆料厚度等因素对软锰矿还原效果的影响。浸出工艺中,得出该反应属固膜扩散控制。在浸出过程中降低颗粒粒度,适当提高浸出温度,可加快浸出反应的速度。试验结果表明,当还原剂与软锰矿(品位19.02%)配料比为0.4,浸出体系pH值2.0,浸出温度95℃,浸出时间为2h,锰浸出率可达93.23%。浸出液通过净化精制,所得的MnSO4·H2O产品质量可达到GB1622-86标准。 该工艺具有原料易得,设备简单,投资费用低,反应过程不需外能,无环境污染,适用于低品位软锰矿工业加工且所得的产品质量优等特点。


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